熔化极等离子弧(Plasma-MIG)复合焊是复合热源焊接工艺的一种，由可变拘束度的等离子电弧与普通MIG弧同轴水冷式或偏置钨极方式复合而成。由于Plasma-MIG双电弧复杂的耦合作用，该焊接方法呈现出全新的工艺特点。针对常规MIG焊在焊接LD10铝合金存在焊缝气孔多、焊缝质量差、接头软化严重等问题，本文对Plasma-MIG弧复合焊的特性及工艺特点进行了研究。为了实现对Plasma-MIG弧复合焊焊接系统的稳定控制，在总结以往实验的基础上完善了Plasma-MIG复合弧焊接系统。设计了以三菱FX2N PLC为核心、人机界面HMI为控制入口的自动控制系统。利用Paschen定律计算和分析了在先建立MIG弧情况下Plasma弧的引燃路径。对焊接系统进行了优化，改进了Plasma-MIG复合弧起弧方式，解决了Plasma-MIG复合弧起弧不稳定的难题。本文还研究了离子弧发生偏移时熔滴过渡出现与等离子弧同向偏离的熔滴受力情况，分析了出现该现象的原因并提出了改进措施。通过分析LD10铝合金与纯铝进行锁底焊时异种母材在不同等离子电流下的热循环曲线得出熔池与电弧热量在锁底接头两侧的分配特点，并结合焊缝显微硬度对比分析了锁底焊接头组织在焊接改变情况下的变化规律及原因。进一步研究了Plasma-MIG复合焊工艺特点不同焊接参数对焊缝区组织的影响，结果表明：随着等离子电流增大焊缝组织先由较大的等轴晶向细小的柱状晶转变，而当离子电离增大到90A时，焊缝金属出现过热，柱状晶明显增大；当焊接速度较小时，焊接线能量较大焊缝区形成了较大的等轴晶，而随着焊接速度提升，则开始出现柱状晶，随着焊接速度的进一步提高柱状晶明显变细。而LD10一侧熔合区宽度则随着等离子电流的增大而增大，且熔合区的组织大小随着等离子电流增大而逐渐增大。而焊缝靠L3熔合区一侧缺陷减少，在等离子电流为65A时熔合区及其附近焊缝组织较细小。等离子电流继续增大时，熔合区及其附近焊缝组织变粗大。研究了LD10与L3锁底焊时焊缝的元素分布以及对应的力学性能变化，结果表明焊缝区的元素分布并不均匀，从LD10一侧熔合区到L3一侧熔合区，铝元素的分布逐渐增多，而合金元素逐渐减少，造成焊缝性能逐渐变化。本文设计了七元回归模型，系统的研究了单一焊接参数以及各参数间交互作用对焊缝成形的影响，得出：MIG电压对熔宽的影响最大，且MIG电压越大熔宽越宽，焊接速度的影响次之，等离子电流稍弱，而焊枪高度对熔宽的影响则十分微弱；等离子电流对熔深影响最大，且等离子电流越大熔深越大，MIG电压的影响次之，送丝速度对熔深的影响则比较小；MIG电压与离子气的交互作用对焊缝余高的影响最大，单因素来说，等离子电流对余高的影响最强，且等离子电流越大余高越小。通过实验对预测模型进行了实验验证，实验结果证明该预测模型可以对工艺试验进行预测与指导，实验后进行焊接检验得出焊缝成形与焊接质量均达到了Ⅰ级焊缝的要求。