同步送粉激光增材制造是一种通过粉末添加方式快速制造实体零件的先进技术。在激光增材制造过程中, 激光与粉末束流将产生相互作用, 激光能量的损失是由于粉末束流对激光的散射作用。本文基于米氏散射理论建立数学模型, 研究粉末束流对激光能量的散射损失规律。结果表明: 激光能量散射损失与粉末颗粒物理特性、激光波长、粉末颗粒大小、送粉量等因素有关。粉末颗粒导电性能越好, 其对激光的散射损失越大；激光波长越长, 散射损失也越大；而在相同送粉量时, 粉末颗粒半径越小, 激光能量散射损失越大。从激光能量散射损失角度考虑, 激光增材制造宜选择短波长激光和大颗粒粉末。
激光增材制造 粉末束流 米氏散射 能量损失 理论模型 laser additive manufacturing powder stream Mie’ scattering energy loss theoretical model
采用IPG YLS-6000光纤激光进行平板焊接实验。利用高速摄像观测羽辉的形态，通过超音速横向气帘在不同高度处抑制羽辉的高度，并测量熔宽和熔深，研究羽辉对焊接过程的影响。结果表明高功率光纤激光焊接羽辉可分为两部分：小孔口波动部分和类似于激光束聚焦形态的狭长形部分。当超音速横向气帘在距焊接板面5 mm高度处抑制羽辉上升后，焊接熔深和熔宽分别提高约20%和缩小约24%；焊接过程的稳定性和焊缝表面成形也得到了很大提高。进一步分析表明，羽辉对光纤焊接过程产生了显著影响，其本质是羽辉中存在的微粒对光纤激光产生了显著影响。
激光技术 光纤激光焊接 羽辉 微粒 吸收
采用IPG YLS-6000光纤激光器和Slab DC035 CO2激光器，在近似相同的工艺条件下进行平板扫描焊接，通过Olympus光学显微镜测量焊缝横截面积，并计算熔化效率。结果表明：两种激光器焊接的熔化效率均随焊接速度先增加后减小，但是光纤激光焊接熔化效率峰值所对应的焊接速度要远远高于CO2激光焊接。进一步分析表明两种激光焊接熔化效率的差异与激光能量耦合的固有规律不同有关。因此，从焊接效率上考虑，光纤激光器更适合于高速焊接，而CO2激光器更适合于低速焊接。
激光技术 光纤激光焊接 CO2激光焊接 熔化效率 吸收率
采用3.5 kW Slab CO2激光焊接不锈钢, 利用高速摄像观测焊接等离子体形态, 采用光谱仪探测等离子体光谱, 并利用相对强度法计算等离子体电子温度。结果表明: 在氦气保护下, 等离子体高度随时间周期性振荡, 振荡频率约为530 Hz; 熔池表面附近等离子体的温度为8 392 K左右。进一步分析表明, 等离子体对入射激光的吸收不足10％; 等离子体周期性振荡对焊接过程稳定性影响不明显。
CO2激光焊接 光致等离子体 谱线相对强度法 电子温度 过程稳定性 CO2 laser welding laser-induced plasma relative intensity method electron temperature processing stability
