保护气体在激光焊接过程中起重要的作用, 保护条件的改变对焊接质量会有显著地影响。 研究Nd∶YAG激光焊过程中保护条件的变化对激光等离子体的电子温度和电子密度等特征参数的影响, 通过设计分步减小保护气流量的激光焊试验进行规律性研究, 通过模拟实际可能发生的保护不良的激光焊试验进行验证性研究。 在试验研究过程中, 利用光谱仪采集激光焊接过程中产生的光致等离子体的光谱信息, 通过相对光强法计算不同保护条件下等离子体的电子温度, 通过斯塔克展宽机制计算不同保护条件下等离子体的电子密度。 研究结果表明, 保护条件的改变对Nd∶YAG激光焊接过程中产生的光致等离子体的电子温度和电子密度有重要影响, 随着保护条件的变化, 光致等离子体的电子温度和电子密度的平均值会发生变化, 其波动幅度也会发生变化。 在保护良好的条件下, 等离子体的电子温度和电子密度均较小, 且波动幅度也较小; 在保护不良的条件下, 等离子体的电子温度和电子密度都比较大, 且波动幅度也比较大, 这种变化的特征有助于对激光焊接过程进行质量监控。

激光等离子体中包含了反映激光焊接过程特征的信息。利用激光等离子体光电信号同步检测系统，检测激光等离子体的光电信号并进行光电信号的对比分析，阐明了电信号与等离子体温度之间的关系；对A304不锈钢、430不锈钢、碳钢Q235等材料的激光表面自熔焊接过程的等离子体电信号进行了实时检测及概率密度分布分析，对深熔焊特征最明显的A304不锈钢进行了电信号概率密度分布的标准差分析。研究结果表明：利用激光等离子体电信号能够实时反映激光焊接等离子体的温度变化的特点，可以根据激光等离子体电信号概率密度分布来分析激光焊接模式的特点，进一步的标准差分析法可以判断A304不锈钢激光焊接的模式。