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。

在2.5 mm厚6061铝合金光纤激光穿透焊接实验的基础上，着重研究了焊接热输入对焊缝成形的影响。结果表明，光纤激光穿透焊的焊缝熔宽随焊接热输入的增加而增加，且背面熔宽的增幅更快。激光功率越高，获得稳定全熔透焊缝的热输入调节范围越大。焊接接头熔合区附近为柱状晶组织，焊缝中心为柱状晶和等轴晶的混合组织。随焊接热输入的逐渐降低，焊缝区显微组织逐渐细化，且混合组织中等轴晶所占比例逐渐减少。另外，随热输入的逐渐降低，焊缝区的平均显微硬度缓慢增长，焊缝区上部和下部的显微硬度数据分散性逐渐减小，当焊接热输入约为90 J/mm时，焊缝上部和下部的显微硬度对称性最好。