本文旨在实现熔滴过渡与焊接电流的解耦，在小电流区间内乃至任意燃弧电流下获得稳定可控的射滴过渡或细颗粒过渡，从根本上提高小电流GMAW(Gas Metal Arc Welding，熔化极气体保护焊)过程稳定性和焊接质量，扩展GMAW可焊电流区间和应用范围。为实现这一目标，本文提出了采用脉冲激光和电弧力调控相结合控制熔滴过渡的新方法：(1)脉冲激光照射熔滴产生蒸发反冲力促进熔滴过渡，理论上激光功率足够大时，仅依靠蒸发反力就足以使熔滴脱离焊丝，实现熔滴过渡与焊接电流的完全解耦；(2)调制焊接电流波形动态控制熔滴所受电弧力可以激发熔滴振荡，利用熔滴振荡过程中的惯性力促进熔滴过渡。把两者相结合，可以根据焊接过程的具体需求自由匹配激光峰值功率与熔滴振荡强度，有效降低激光脉冲峰值功率。本文建立了集成脉冲光纤激光器的GMAW实验系统，首先对激光控制GMAW熔滴过渡进行了实验研究。观测了液态熔滴在激光照射下的局部蒸发现象，分析了熔滴局部受激蒸发的基本规律。小电流区间内脉冲激光控制熔滴过渡实验表明脉冲激光照射熔滴可以显著促进熔滴过渡。对于0.8mm直径低碳钢焊丝，使用1200W/5ms的激光脉冲即可保证在任意电流下击落熔滴获得稳定的细颗粒过度或射滴过渡，即实现了熔滴过渡与焊接电流的解耦。分析了激光控制过程各工作参数对熔滴过渡的影响规律，确定了激光入射位置、入射角度，峰值功率等参数的最优取值。根据相关理论模型分析了脉冲激光与液态熔滴的力热交互机制，研究了激光对熔滴表面张力的影响规律，揭示了激光促进熔滴过渡的物理本质。其次对基于电弧力调控的熔滴主动激振技术进行了深入的实验研究和理论分析。在对原始熔滴激振技术进行深入分析的基础上，设计了一种新的最优复合脉冲电流波形，可以有效降低平均电流，同时显著增强熔滴振荡。一个完整电流波形周期由熔滴生长脉冲，激振脉冲和脱离脉冲组成。熔滴在峰值较低的生长脉冲期间逐渐长大，在峰值略高的激振脉冲期间被相对较大的电弧力向熔池方向拉伸，在激振脉冲下降沿电弧力急剧减小，熔滴在表面张力作用下朝焊丝回弹并开始振荡。选择合适的脱离脉冲延时(脱离脉冲与激振脉冲之间的基值时间)，使脱离脉冲与熔滴在振荡中向熔池方向的运动同步(相位匹配)，即可有效利用熔滴动量促进熔滴过渡，降低所需的脱离峰值电流。实验研究了各波形参数对熔滴振荡和脱离行为的影响规律，确立了相应参数的最优取值。通过测试最低有效脱离峰值电流，验证了熔滴振荡对熔滴过渡的促进作用。基于“质量—弹簧”模型对熔滴激振及脱离行为进行了理论分析，揭示了熔滴激振的物理机制，解释了电流波形参数对熔滴振荡及脱离行为的影响规律。在以上研究的基础上对GMAW熔滴过渡脉冲激光—电弧力调控复合控制过程进行了研究。结果表明，把基于电弧力调控的熔滴激振技术应用到激光控制熔滴过渡过程，可以显著降低所需的脉冲激光峰值功率。分析了激光脉冲与熔滴振荡之间的相位匹配关系对熔滴过渡的影响。最后，尝试把脉冲激光—电弧力调控复合控制思想应用到CO2气体保护焊接过程，即适时降低焊接电流以减小阻碍熔滴过渡的电弧排斥力，使熔滴由排斥状态回落至轴向垂顺状态，同时施加脉冲激光引入蒸发反力促进溶滴过渡，成功实现了CO2焊小电流区间内的熔滴自由过渡，打破了CO2焊一般只能采用短路过渡形式进行焊接的常规认识。由于CO2焊接过程本身稳定性较差，这一控制过程还需要进一步优化。