为了研究地铁车顶SUS301L不锈钢叠焊工艺中对熔宽熔深的技术需求, 运用数值模拟技术分析了各项焊接工艺参量对熔宽熔深的显著影响, 采用正交实验法则对工艺参量进行了优化设计, 取得了激光焊接SUS301L不锈钢薄板的工艺参量。结果表明, SUS301L不锈钢薄板激光焊接在激光焊接功率为1050W、焊接速率为36mm/s、离焦量为1mm、保护气体流量为25L/min时, 熔宽和下板熔深分别为1216.4μm和407.4μm;在最优工艺参量条件下, 焊缝表面呈银白色, 连续且完整, 焊缝区为等轴晶与柱状晶, 焊缝平均拉剪强度为2559.96kN;仿真结果与试验结果具有较好的一致性, 表明所建立仿真模型的正确性。该研究为后期工艺数据库的搭建提供了参考。

激光与等离子电弧作为两种高能束热源进行复合焊接，相比于单独激光焊能够达到更大的熔深和更高的焊速，分别采用2 mm和4 mm厚度的304不锈钢板为母材进行平板焊和对接焊，观察焊缝成型与不同激光功率下的等离子体形态，研究在2 mm的平板高速焊中，在保证单面焊双面成型的前提下，不同激光功率的最佳电流匹配范围，及4 mm厚度不锈钢在对接焊中对于间隙与错边的适应性。试验表明，在保证单面焊双面成型与最低1 000 mm/min焊速的前提下，激光功率越大所匹配的电流范围越宽，越能达到更高的焊速。激光-等离子电弧复合焊在平板对接焊中，对于间隙与错边具有良好的适应性，最大适应间隙为0.5 mm，最大适应错边为1.5 mm。

由于多传感匙孔特征参数可以有效地反映大功率激光焊接质量状态，本文研究了匙孔特征信息的提取方法并建立了焊缝成形预测模型。以大功率盘形激光焊接304不锈钢为试验对象，应用近红外高速摄像机和X射线视觉成像系统同时提取了焊接过程中的熔池动态图像，并分割出匙孔区域。针对近红外图像，应用矩方法导出匙孔的不变矩特征，同时定义并提取匙孔面积和最前端点纵坐标两个特征; 针对X射线图像则提取匙孔深度和熵两个特征。在不同激光功率条件下得到匙孔特征并进行特征融合分析，然后建立了3个BP神经网络焊缝成形预测模型。探索了匙孔形态、焊接条件和焊接状态三者之间的联系，实现了对焊接过程的在线监测。试验结果表明，将两个传感器获取的匙孔特征信息融合并进行主成分分析变换后，熔宽和熔深的预测绝对误差平均值分别为0.18 mm和0.57 mm，比基于单个传感器获取匙孔特征建立的BP神经网络分别减小了0.03 mm和0.31 mm，显示提出的方法能够有效在线监测大功率盘形激光焊接状态。

实验研究了不同的光斑间距对SUS304不锈钢板激光冲击的变形影响,并用ABAQUS软件进行了有限元仿真分析.实验和仿真结果均表明:随着光斑间距的减小,受冲区域更加平整.通过数值模拟可优化激光冲击的相关参数,预测板料变形.

探讨了采用高功率Nd:YAG连续激光器焊接8mm厚不锈钢板的工艺方法及工艺参数。实验结果表明，用氮气作为保护气体，在激光功率4000 W，焊接速度0.5 m/min，焦点位置在工件表面下2 mm处时，即使两块厚不锈钢板之间有0.3 mm间隙，且存在0.8 mm的高度差，仍可获得满意的焊接效果。焊缝的硬度是母材硬度的2倍。