目前競爭(zheng) 激烈的汽車市場中有著對速度的急切需求。而從(cong) 消費者方麵來說，他們(men) 更為(wei) 關(guan) 心的是馬力。然而，在製造業(ye) 中，速度就是生產(chan) 量和生產(chan) 率的全部。美國汽車製造商們(men) 由於(yu) 眾(zhong) 多的原因，包括了車身設計，認知品質還有擁有成本等，正在逐步失去其市場份額。
    雖然關(guan) 於(yu) 車身設計的討論並不在本文的考慮範圍內(nei) ，然而，提高質量和生產(chan) 率的策略卻是討論的重點。這兩(liang) 者都能通過混合加工技術來實現，這項技術將激光焊接與(yu) 傳(chuan) 統金屬極氣體(ti) 電弧焊(GMAW)結合起來進行焊接。
    激光參數，比如波長，光束質量，光斑大小，功率密度，焦深，以及光束定位等等，對於(yu) 成功進行焊接都是十分關(guan) 鍵的。其他參數還包括對GMAW能量源的常規補充和脈衝(chong) 傳(chuan) 遞，GMAW金屬絲(si) 的定位，接觸的角度，以及金屬線的化學性質。此外，基底材料氧化物表麵情況，對接處的設計，焊縫寬度以及保護氣體(ti) 類型和流量也給混合焊接工藝的質量和性能帶來了影響。
    下麵將詳細的介紹氣體(ti) 的選擇對許多方麵的影響，這些方麵包括了激光光束相互作用，防護效率，焊珠性能，以及用來傳(chuan) 輸標準的氣體(ti) 混合物和流量的設備。
    混合的激光加工技術將一個(ge) 二級能源合並到焊接池區域。混合加工技術使得激光焊接的優(you) 勢得到具體(ti) 化，這些優(you) 勢包括了焊接速度得到提高，熱影響區域受到限製，焊接的接縫變窄同時具有精良的焊道外形。GMAW作為(wei) 二次能源，它提高了總體(ti) 的加工能量效率，降低了裝備成本的同時還提高了焊接縫隙的能力，此外，它降低了冷卻速率，同時改善了鋁的能量耦合效率。
    其次，盡管設備更加複雜，但是通過減小進行焊接所需要的諧振腔的尺寸，GMAW的供能成本就降低了，從(cong) 而降低了整個(ge) 機器的成本。根據所要的結果可以決(jue) 定GMAW焊絲(si) 進給位置在激光光束之前或之後。利用拖尾式的GMAW焊絲(si) 進給方式可以實現較高的焊接速度。GMAW焊絲(si) 被送入激光產(chan) 生的熔融焊池中，這樣熔融焊絲(si) 所需要加入的二次能量就降低了。
    此外，當填充焊絲(si) 到達尾部時，GMAW的電弧產(chan) 生等離子體(ti) ，蒸發了基底材料，從(cong) 而在焊接池的前邊緣處產(chan) 生了凹陷。在熔融的焊接池內(nei) 的此凹陷降低了激光光束必須穿透的總深度，從(cong) 而改善了穿透性能。已有資料很好的證明了，從(cong) 匙孔或者焊接區域排出的蒸汽粒子會(hui) 導致激光光束的衰減（散射和吸收），從(cong) 而降低與(yu) 基底材料耦合的光束能量。1激光光束的散射和吸收降低了焊接的速度和深度。2膠層決(jue) 定了粒子越大，衰減效應就越嚴(yan) 重。
    氦保護氣體(ti) 帶來最小的平均蒸汽粒子大小。這說明了對CO2 或 YAG激光焊接來說，純氦是控製粒子大小的最佳選擇。我們(men) 必須承認，氦氣與(yu) 氬氣相比，確實有比較高的電離率和較低的等離子體(ti) 形成電壓，但是它的分子重量較小。因此，氦保護氣需要較大的流速，以保證有效的將激光光束路徑上的金屬蒸汽排出。由於(yu) 氦氣的單位成本高於(yu) 氬氣，因此，這就增加了焊接過程中平均每英尺成本。
    為(wei) 了優(you) 化保護氣體(ti) 以實現抑製等離子體(ti) ，排出蒸汽粒子以及降低單位成本，我們(men) 考慮使用高達 40-50%的氬氣混合氣體(ti) 。比重越高，混合氣體(ti) 所需要用來排出蒸汽粒子的流速就越小。混合氣體(ti) 還在焊接池固化過程中提供了更長時間的惰性氣氛，從(cong) 而使焊接速度更大。它還降低了捕獲氣體(ti) 的量，從(cong) 而減輕了由於(yu) 多孔性而帶來的報廢率。    其次，固化率的降低促進了晶粒的生長和內(nei) 部應力的減輕，這就增加了疲勞強度。由於(yu) 縱橫比（焊縫深度/寬度）較高和隨後的應力所產(chan) 生的焊接裂縫都幾乎被清除了，這是因為(wei) GMAW填充金屬的加入導致了焊接麵寬度增加。
    在混合氣體(ti) 中，適當的添加少量的二氧化碳和/或氧氣，或將它們(men) 作為(wei) GMAW過程的二次保護氣體(ti) ，能夠進一步的提高焊珠的性能。氦-氬混合氣體(ti) 易於(yu) 產(chan) 生更高的電弧電壓，相應的得到的焊珠外形更寬，電弧穩定性也更高。 
    因此，可以加入3-10%的二氧化碳來穩定傳(chuan) 遞和收縮電弧。在一些情況下，可以加入1-5%的氧氣來實現優(you) 質的電弧穩定性，同時在焊接邊緣實現更好的連接（浸濕）。與(yu) 二氧化碳混合氣體(ti) 相比，氧氣由於(yu) 電離率較低，熱導率性能較高，易於(yu) 提供寬而淺的穿透分布。
    針對所需質量和生產(chan) 率標準的混合氣體(ti) 被最終確定以後，還需要考慮如何把它們(men) 經濟的運送到使用地點。用戶可以通過在生產(chan) 現場混合這些保護氣體(ti) ，利用低成本的液態氬供應方式。為(wei) 什麽(me) 不用支付預混高壓氦氣筒的價(jia) 格來支付氬氣，二氧化碳或者氧氣呢？
    氬氣可以通過液態氬瓶來經濟的運送, 滿足高達35,000立方英尺的月消耗，該數量相當於(yu) 每月的混合氣體(ti) 用量為(wei) 87,500立方英尺。氬氣的月消耗量更大的話可以使用批量供給來實現成本水平的優(you) 化。分析中還需要考慮到填充損耗，每月設備費，成批供給的合同限製，以及運費等等因素。
    另一方麵，氦氣一般是通過高壓Tube Trailer或者鋼瓶組來供給的。現場的混合需要一個(ge) 混合係統，它能夠準確的調節從(cong) 0-100%的微小成分。總的質量係統可以通過在混合器的出口放置一個(ge) 分析儀(yi) 來實現監控，一旦混合比超出誤差範圍，就會(hui) 報警。已有軟件和報警係統可以將這種信息傳(chuan) 至桌麵電腦，或者通過傳(chuan) 真或電子郵件送至更遠的地方。
    合理設計的混合激光氣體(ti) 傳(chuan) 送係統使用戶能夠實現更高的焊接速度，相應的得到更高的生產(chan) 率。關(guan) 注保護氣體(ti) 的參數，如類型，流量，與(yu) 衝(chong) 擊角度，將提高焊接質量，降低光束吸收和散射效果。 
    不斷發展輔助焊接技術，將一些方法如GMAW和激光技術相結合，使得用戶能夠發揮出兩(liang) 項技術的優(you) 勢，並且從(cong) 中受益。