厚板的焊接是舰船、管道、潜艇和核设施等国防大型设备建造过程中必不可少的关键工艺。这些设施部件的厚度一般都在20mm以上，并且结构尺寸大，只能通过分段加工后连接成形。当前应用的焊接方法主要有传统弧焊，窄间隙焊以及电子束焊接为主，这些焊接方法均存在各自的不足之处。本课题提出利用激光自熔焊打底，后续利用激光填丝焊和激光-GMAW复合焊对窄间隙坡口进行桥接来实现厚板焊接，分析窄间隙条件下激光非自熔焊的焊丝熔入机制以及缺陷形成原因，通过大量工艺试验建立该焊接方法的坡口优化形式及工艺规范模型，为其在厚板领域工业应用打下基础。课题首先利用高速摄影对窄间隙激光填丝焊焊丝熔入过程进行检测，并以此分析了焊丝熔入机制，通过实行厚度为18mm低碳钢板的窄间隙激光填丝多道焊接，讨论了焊接缺陷的生成原因，并据此提出针对性的抑制方案。然后，针对窄间隙激光-GMAW焊接失稳的问题，利用高速摄像研究窄间隙条件熔滴过渡行为并分析其机理，通过大量试验确定了窄间隙条件下实现激光-GMAW复合焊优质焊缝成形的工艺规范窗口。参照优化的工艺规范，设计实验进行厚度为16mm低碳钢板的窄间隙激光-GMAW复合多道焊接，根据该焊接存在的问题提出窄间隙激光-GMAW复合焊接优化方案。最后，根据上述的试验经验及成果，利用激光自熔焊接、激光填丝焊接和激光-GMAW复合焊接三种方法实现窄间隙30mm厚低碳钢板的连接成形，焊缝成形良好，表观鱼鳞纹紧致均匀；焊接接头组织具有典型的低碳钢热影响区组织特征，仅在在激光自熔焊和首道激光填丝焊接的重复熔融区域产生少量夹杂缺陷。