采用不同的焊接速度及激光功率对1.6 mm厚DP590及2.0 mm厚DP780进行了激光拼焊,通过检验焊接接头的宏观形貌、显微组织构成、拉伸性能、扩孔率及杯突值,分析了焊接速度对接头组织及拉伸性能的影响,并综合评价了接头的成形性能。结果表明：激光拼焊接头成形良好,焊缝区由柱状马氏体构成,热影响区各区域由马氏体及铁素体构成,组织形态略有区别；焊接速度对接头显微组织、屈服强度及抗拉强度无明显影响,逐步提升焊接速度,焊接接头延伸率呈上升趋势；激光拼焊板的杯突值及扩孔率低于两种母材,两侧母材是成形过程中的薄弱环节,当激光功率3.72 kW,焊接速度5.5 m/min时,焊接接头拉伸性能及成形性能最优。

针对异种材料激光拼焊接头焊后存在明显的塑性差异问题,提出了一种随焊同步热场方法。通过同步热场与激光焊接热源的耦合,调控焊缝及热影响区金属的冷却速度,对熔池的结晶凝固行为和相变过程进行热力学干预,缩小各区域塑性梯度的阶跃值,使拼焊板各区域的塑性性能趋于连续一致。以高强硼钢/Q235钢激光拼焊板为对象,分别对常规和随焊同步热场条件下的整体拼焊接头及焊缝两侧各微区域进行了高温拉伸试验,研究了温度为300~600 ℃时随焊同步热场对激光拼焊接头塑性行为的影响。结果表明,随焊同步热场条件下焊缝及两侧组织绝大部分为铁素体和珠光体,马氏体明显减少,整体拼焊接头的塑性较高;且随焊热场温度越高,整体接头的延伸率就越高。随着随焊热场温度的升高,焊缝及热影响区与母材各界面处的塑性应变差异逐渐变小,接头各区域的变形也更协调,在600 ℃随焊热场条件下得到的焊接接头各区域塑性梯度最小。

通过激光焊接技术,制备了DP980和22MnB5的拼焊接头,并研究了其组织和性能。结果表明,DP980侧的焊接热影响区(HAZ)存在明显的软化现象,软化区的最低硬度约为DP980母材的75%;22MnB5侧的HAZ无软化现象,HAZ的硬度提高到了22MnB5母材的2~2.4倍。拼焊接头的拉伸断裂发生在22MnB5侧的母材中,抗拉强度为670 MPa左右。DP980侧HAZ的软化区由回火马氏体和铁素体组成,两相区由少量的淬火马氏体和铁素体组成,硬化区基本由板条马氏体组成;22MnB5侧HAZ不完全淬火区的组成跟DP980两相区的相似,完全淬火区全部为板条马氏体;焊缝区为粗大的板条马氏体。

针对激光拼焊焊缝边界特征点识别容易受噪声干扰, 识别鲁棒性不强问题, 提出了一种基于迭代的特征点识别方法。首先, 采用最大类间方差法与灰度重心法提取结构光条纹中心线; 其次, 结合条纹中心线畸变特征, 构造直线并计算中心点到直线距离, 获得距离曲线, 由距离曲线局部极值点对特征点进行初步定位; 再次, 在初步定位点的小范围内重新构造直线并进行迭代处理准确识别焊缝左右边界特征点; 最后, 通过序列图像信息对识别的特征点进行校正。采集不同焊接工艺参数下的激光拼焊焊缝图像进行实验, 左右边界特征点列坐标绝对误差均值与均方根误差均在2～4个像素。结果表明, 该方法识别精度高, 并具有较强的鲁棒性。

提出了一种激光拼焊焊缝截面轮廓的几何建模方法, 基于Laws纹理滤波和数学形态学闭运算提取了截面的轮廓边缘, 分别采用多项式函数模型、指数函数模型、高斯函数模型对提取的截面轮廓边缘进行了曲线拟合, 并对拟合结果进行了误差分析。分析结果表明, 基于指数函数模型拟合的焊缝截面轮廓上边缘的精度最高, 基于高斯函数模型拟合的焊缝截面轮廓下边缘的精度最高。对不同工艺参数条件下获得的激光拼焊焊缝截面轮廓边缘进行了几何建模实验, 实验结果表明, 提出的方法可以有效地实现激光拼焊焊缝截面轮廓的几何建模。

研究了不同Al-Si镀层去除状态下Usibor 1500钢激光拼焊后和热成形后焊接接头的组织特征, 并采用室温拉伸试验测试了热成形后焊接接头的力学性能。结果表明, 拼焊后的焊缝区显微组织为粗大板条马氏体和在光学显微镜下呈白色不均匀的第二相,白色相随着去除镀层部位的增多而减少。接头拉伸断裂模式与焊缝中白色相的分布情况相关。镀层去除状态对激光拼焊板性能有着显著影响, 上表面镀层的去除可显著提升接头性能; 随着下表面镀层去除部位的增多, 接头拉伸性能提升, 且在上下表面镀层全部去除的情况下, 接头的抗拉强度达到最大。

为了研究冷轧复相钢和低合金高强钢(HSLA)差厚板的拼焊性能，采用10 kW 级光纤激光器，改变激光功率和焊接速度进行拼焊实验。针对焊缝成形、金相组织、接头硬度、拉伸强度和成形性能进行一系列测试实验。结果表明，冷轧复相钢和低合金高强钢光纤激光拼焊可以得到成形良好的焊缝。焊缝组织以板条马氏体树枝晶为主，复相钢热影响区分为回火软化区、细晶等轴马氏体区和粗晶等轴马氏体区以及混合区等。拉伸试样断裂位置均位于低合金高强钢母材，焊缝杯突裂纹均位于薄板一侧并平行于焊缝。实验结果为冷轧复相钢和低合金高强钢差厚板激光拼焊提供一定的工艺和理论指导。

随着激光加工技术的发展,其在汽车工业的应用步伐逐渐加快,特别是汽车制造业的激光焊接技术,大大的提高了生产效率.车门不等厚板的激光拼焊技术可降低车门质量、增加车门的刚度、提高车门的碰撞缓冲性能的同时增加了车辆的安全性,因此成为汽车制造商关注的高新技术,在国内外先进汽车工业中应用效果显著.本研究工作针对车门镀锌钢板进行激光拼焊试验研究,对于不等厚的镀锌钢板拼接进行Disk激光焊接,观察焊缝形貌,检测焊缝硬度,同时进行杯突实验.分析不等厚镀锌板的焊缝成形和焊接性能,以控制车门激光焊接工艺质量.

针对热成形前Usibor1500 钢板激光拼焊时Al-Si镀层对焊缝的影响进行研究，对比分析了保留Al-Si镀层与去除顶层镀层后的激光拼焊焊缝金相特征，通过能量色散X-射线光谱(EDS)的方法分析了镀层元素在焊缝中的分布特征，采用室温拉伸实验研究了去除顶层镀层前后力学性能的差异。研究结果表明: Al元素分布于焊缝各个部位并存在局部偏聚，Al在不同合金相中质量百分比分别为1.76%和2.65%；Al-Si镀层进入焊缝形成的脆性相降低焊缝力学性能，焊缝断裂的抗拉强度为458~479 MPa，而断裂于母材时为500 MPa 左右；去除顶层镀层可以改善焊缝力学性能，拉伸断裂位置均为母材。

针对汽车用钢的焊接问题，利用光学显微镜、扫描电镜、硬度和拉伸试验研究分析了不等厚异种钢激光拼焊板接头的组织及性能。结果表明，焊缝区为板条马氏体组织，板条之间有残留奥氏体组织存在。熔合区附近的组织结构比较复杂，主要由马氏体和贝氏体构成。而相变诱发塑性(TRIP)钢热影响区组织主要由贝氏体和铁素体组成，且晶粒比较细小，双相钢(DP)接头热影响区中存在显著的马氏体组织，但几乎不存在过热区组织。接头焊缝区的硬度达到母材的1.6倍以上，此外接头宏观断裂发生在薄板DP钢的母材区。