Как бывший участник библиотеки MP3 JLayer, я совершенно уверен, что она не поддерживает WAV в MP3 - только воспроизведение MP3 и преобразование в WAV. (Я потратил некоторое время на оптимизацию декодера :-)
Что касается добавляемых файлов (и, возможно, других операций), обычно лучше выполнять операции редактирования, используя несжатый формат, и сжимать в конце.
Я думаю, что спецификация позволяет объединять mp3-файлы, поскольку они представляют собой серию кадров, но поведение может варьироваться от проигрывателя к проигрывателю.
Итак, чтобы быть в безопасности и поддерживать качество, я согласился бы использовать WAV, а затем сжал окончательный результат в MP3. Объединение файлов не так просто - вы должны по крайней мере убедиться, что они находятся на одном и том же воспринимаемом томе, иначе вы получите заметный сдвиг в объеме от одного файла к другому. Такие операции, безусловно, лучше всего выполнять на несжатых данных.