针对激光深熔焊接过程的监控问题,基于小孔内部压力平衡条件分析了小孔振荡和小孔深度的关系。在此基础上基于小孔行为与等离子体行为的耦合性,以及等离子体振荡特征与等离子体电信号波动特征的一致性,利用短时自相关分析方法分析了A304不锈钢和Q235碳钢在激光深熔焊接过程中等离子体电信号振荡周期与焊缝熔深之间的关系。结果表明,等离子体电信号振荡周期随焊缝熔深的增加而增大,并且不同焊接材料的等离子体电信号振荡周期与焊缝熔深之间的关系不同。最后,在可变热输入连续焊接验证实验中,在焊接过程稳定的条件下,等离子体电信号的短时自相关分析结果与焊缝熔深之间有比较好的对应关系,与所分析的小孔振荡特征方程具有一致性。

对5083铝合金和E36钢板异种合金接头进行激光深熔焊搭接实验, 焊接过程中填充Ni、Zn、Sn不同合金粉末。利用金相显微镜、扫描电镜及能谱等微观分析方法, 研究添加不同元素粉末对钢/铝激光深熔焊焊缝成形及界面组织的影响。研究结果表明, 填充粉末的加入改善了界面金属间化合物的形貌, 降低了Fe-Al金属间化合物的厚度, 改善了接头界面金属间化合物层的塑韧性。

为了预测激光深熔焊T 型接头的焊缝形貌并优化工艺参数，基于响应面分析的方法，建立了激光深熔焊工艺参数与焊缝形貌特征参数之间的数学模型，进行了方差分析、模型验证。基于所建模型，研究了工艺参数对焊缝形貌的影响规律，并对工艺参数进行了优化，从而实现了对焊缝形貌的预测。结果表明，所建立模型能够准确预测焊缝形貌，预测值与实验值误差很小，经优化的工艺参数既满足焊缝形貌要求也可降低热输入约27％。

结合光学多通道分析仪和高速摄像仪的观测结果，对6061铝合金CO2激光深熔焊接过程中等离子体的热力学行为进行了研究。分析了稳定的激光焊接过程初始阶段和焊接过程中及焊接过程不稳定时的等离子体热力学行为。实验结果表明，激光深熔焊接在初始阶段，等离子体的电子温度和离子温度偏离较大，并逐渐趋于平衡，温度梯度也逐渐变小；在稳定的焊接过程中激光功率的增加对等离子体的温度影响较小，等离子体尺寸变化对焊缝截面有重要的影响；等离子体温度急剧增加时，小孔内气压的剧增会引起等离子体上下起伏，使焊接过程中断或产生气体，而等离子体尺寸大小的波动则会影响焊缝成形。

随着激光器光束质量的改善和输出功率的提高，激光深熔焊接技术在激光加工和焊接领域的份额逐渐增加。对近期国内外激光深熔焊接领域的主要成果进行了概括和总结，讨论了激光深熔焊接的特点和局限性，同时也对激光深熔焊接技术在大功率激光器的开发、激光深熔焊接过程的稳定性、等离子体控制、外加辅助电磁场、激光电弧复合焊接技术等方面的主要研究特点进行了分析和讨论。结合科技发展趋势和激光焊接技术的特点，对激光深熔焊接技术的研究重点进行了讨论和展望。

采用激光深熔焊方法对不锈钢/铝合金的搭接焊进行了试验研究。分析了不锈钢/铝合金激光深熔焊界面金属间化合物的相组成与形貌特征，研究了焊接裂纹的萌生与分布，并对接头力学性能进行了测试。试验结果表明，界面金属间化合物由接近钢一侧的枝晶状的FeAl与接近于铝合金一侧的针状或絮状FeAl3组成。当熔池对铝合金的熔穿深度过大时，在界面反应区容易萌生裂纹缺陷，并且裂纹随熔穿深度的增加而不断增殖与扩展，引起接头抗拉性能下降。当铝合金的熔透深度在300μm附近时，接头承载能力为151.1N/mm。

激光深熔焊熔池-小孔包含丰富的反映熔深的信息。本文建立了基于视觉的熔池-小孔同轴检测系统,拍摄了不同焊接速度下熔池-小孔的清晰的图像,分析了熔池宽度、小孔直径随焊接速度的变化规律研究发现,小孔直径随焊接速度的增大先增加后减小,熔池宽度随焊接速度的增大而减小。

小孔型气孔的产生是未穿透激光深熔焊的一个严重问题，它是由剧烈的小孔扰动所导致的，与传统冶金型气孔(H2或CO气孔等)的产生机制不同，采用传统冶金型气孔抑制措施无法有效消除该类气孔的产生。针对3～5 mm薄板的CO2激光深熔焊接，研究了脉冲调制对气孔的抑制效果及其机制。实验发现，脉冲频率低于50 Hz时，焊缝气孔随着频率的增加不断减少;当脉冲频率处于50～150 Hz的范围内，基本上可以消除小孔型气孔的产生。通过检测激光焊接过程中等离子体光辐射信号的波动可以反映小孔的稳定性，结果证明，合适频率下的脉冲调制激光焊接，由于有稳定小孔的作用，从而抑制了小孔型气孔的产生。

大功率激光深熔焊以其优良的特性在制造行业中占有一席之地.本文利用微距高速摄影手段,对国产船用高强钢板激光深熔焊中的等离子体的作用进行实验研究,分析了保护气体流量、焊接速度、线能量对于等离子体面积和高度的影响,并综合分析了等离子体、线能量和焊接速度对焊缝熔深和熔宽的影响,总结了一些等离子体在焊接过程中的作用规律.

在一定工艺条件下，焊缝熔合面积随线能量的增加线性增长，而在激光功率与焊接速度二者之中，激光功率对熔深有更为显著的影响，焊接速度则对熔宽影响较大。400nm～600nm波段的等离子体光信号可以较好地反映非穿透激光深熔焊熔深的变化，其均方根值与熔深成严格的二次曲线关系，另外还分析了等离子体光信号与焊缝熔深之间内在联系。研究结果为非穿透激光深熔焊熔深的实时监测或预测提供了理论与实验依据。