对3.0 mm厚BTi6431S高温钛合金进行光纤激光焊接,从焊缝成形、气孔和金属蒸气/等离子体特征等方面研究了焊接工艺参数对焊缝成形质量及焊接过程稳定性的影响。结果表明,激光功率对焊缝熔宽、余高、咬边和气孔率均有影响;焊接速度主要影响焊缝熔宽和背宽比。焊接工艺对焊缝成形质量的影响与金属蒸气/等离子体特征与稳定性密切相关。较低激光功率(1.5~2.5 kW)或较高焊接速度(3.5~4.5 m/min)下,金属蒸气/等离子体面积及面积波动均较大,焊缝未熔透且气孔率高;中等激光功率(3.0~3.5 kW)和焊接速度匹配(2.5 m/min)下,金属蒸气/等离子体面积及周期波动均较小,焊缝全熔透,成形质量好。

小孔效应和小孔的周期性波动是激光深熔焊过程的重要特点。小孔的波动起伏与小孔内气流压力的不断变化密切相关。这一观点通过分析小孔喷发烟流(Plume)高速摄影图像得到了证实。在测定了小孔喷发烟流的速度后，利用流体力学商用软件FLUENT建立了由保护气体、小孔喷发烟流和空气组成的组分模型，模拟了组分气流的质量分数和流场。实验结果表明，小孔喷发烟流的速度并不是一个恒定值，其数值依气流粒子团和小孔出口位置的不同而不同。在小孔喷出气流速度一定的情况下，研究了侧吹气流的流量和输送角度与影响保护区特征尺寸之间的相互关系，给出了氩气保护区和氦气特征保护区随侧吹气流参数改变的变化规律。从组分气流模拟结果看，焊接区组分以辅助气流为主，但其组分质量分数低于0.9。

随着激光焊接在**工业中的应用越来越广泛,焊接质量的监测和控制逐步成为一项重要的研究内容,而焊缝的熔透性控制是其中最重要的参数之一,特别对于一些密封件而言。通过对伴随激光深熔焊接所存在的光致等离子体的蓝紫光信号相对强度的监测,以判断焊缝的熔透性。利用信号监测系统,在焊接时采集光致等离子体蓝紫光的强度作为原始分析信号,通过对数据的分析和处理,以及大量的实验结果与数据分析结果的对比,寻求信号与焊缝熔透性的关系。研究结果表明,焊缝的熔透性与光致等离子体光信号的累积强度有对应关系,当焊缝全部熔透时,光信号稳定性非常好,而一旦焊缝处于未熔透或熔透性差时,光信号会产生极大的波动。