本文在复合热源螺柱焊机器人系统研制的前提下，开展了装甲钢车体炮塔结构件螺柱焊工艺试验研究，并对机器人复合热源螺柱焊机头进行了结构优化。　　针对重型车辆装甲钢结构件与中大直径螺柱焊接的应用需要，开展了685、603、616装甲钢和(O)16、(O)22mm碳钢附座的复合热源螺柱自动焊接工艺试验，研究了焊接工艺参数与接头力学性能、微观组织的关系，分析了装甲钢附座焊缝接头微观组织特征，典型焊缝组织为珠光体、铁素体和板条马氏体的混合体，获得了10mm、12mm和60mm装甲钢附座机器人复合热源焊接的工艺参数窗口，形成了工艺规范。　　针对自动螺柱焊中出现的各种问题，完成了机器人自动螺柱焊枪夹持、感应器馈电水冷装夹、陶瓷环自动装夹等装置的优化设计和研制，实现了附座复合热源高效自动焊接，(O)22mm附座装夹焊接时间减小到30秒以内，机头整体装置重量下降了5kg。　　针对大拘束状态下装甲钢螺柱焊接接头易出现延迟冷裂纹难题，设计了模拟拘束状态的箱体结构实验装置，采用声发射检测技术对616装甲钢与附座焊接裂纹的产生、扩展规律进行了试验研究，在双向加载5吨条件下，复合热源螺柱焊接接头焊后30天又12小时出现微弱的声发射信号，60天后多截面解剖，500倍显微分析未发现裂纹;普通螺柱焊接头同样加载条件下，焊后3小时出现冷裂纹信号，60天后多截面解剖，500倍显微分析发现裂纹扩展至0.5mm;表明复合热源螺柱焊接头未产生焊接延迟裂纹。　　针对上述声发射试验结果及微观组织分析，采用了添加奥氏体材料的工艺改善方法;设计了三组不同的奥氏体材料添加方案，每组根据奥氏体的添加量设计不同的螺柱，进行工艺试验;通过对比改善后的宏观断口，微观金相组织成分等确定奥氏体添加量，得出奥氏体材料的添加能提高焊接接头的力学性能，优化焊缝组织。