为了优化非晶合金与晶体金属的激光焊接工艺, 运用最大平均功率300 W脉冲红外激光焊接锆基非晶合金Zr57Nb5Cu15.4Ni12.6Al10与440、304、17-4PH不锈钢。采用材料分析手段和力学测试方法对实验焊接接头的材料微观组织、成分组成以及力学性能进行了表征, 取得了合适的激光偏移量焊接工艺参数、焊接接头微观组织特性数据及其力学性能数据。结果表明, 激光焦点往不锈钢侧偏移0.2 mm~0.3 mm可以使焊接熔化均匀并有效提高抗弯强度, 通过合适的焊接工艺使非晶合金与17-4PH接头抗弯强度达339 MPa; 非晶合金与3种不锈钢的激光焊接接头主要分为熔化混合区与热影响区, 熔化混合区中发现了呈树枝状与颗粒状的结晶组织, 焊后通过低温退火可使抗弯强度提升14%~48%。此研究结果对扩大锆基非晶合金在各个领域的应用具有指导意义。

以3 mm厚6082-T6铝合金为母材进行激光-MIG复合焊接，研究激光功率与送丝速度对焊缝成形、微观组织及力学性能的影响，并对不同功率下的焊接接头进行气孔缺陷分析。结果表明，在激光功率为1 900 W、送丝速度为4 m/min时，焊缝成形最好，接头显微硬度从母材到焊缝中心呈现先减小后增大的趋势，热影响区处存在软化现象，接头抗拉强度可达313 MPa，延伸率达6.18%。焊缝中心组织为细小等轴晶粒，熔合区为垂直于熔合线生长的柱状晶。另外，随着激光功率的不断增大，接头气孔数量、尺寸及气孔率均随之增大。

汽车产业是国民经济的重要支柱产业，高新技术与高端装备密集，体现了国家制造技术水平。激光焊接技术具有能量密度高、焊接变形小、柔性好等优势，被广泛应用于汽车车身成形制造，是汽车车身焊接的主要技术手段。激光焊接技术能实现钢、铝合金、镁合金等常用汽车车身材料的高质量焊接，对推动汽车车身轻量化和制造柔性化发展具有重要意义。首先结合汽车车身结构及材料特点，详细介绍了激光深熔焊、激光填丝焊、激光钎焊以及激光-电弧复合焊接等激光焊接工艺的原理及其在汽车车身焊接领域中的应用现状；然后从焊缝跟踪技术和缺陷在线检测技术两方面，对汽车车身激光焊接智能化技术的研究现状进行了介绍；最后对汽车车身激光焊接技术进行了总结并分析了其未来发展趋势。

针对厚度为0.5 mm 的钽薄板采用脉冲激光焊的方法进行工艺研究,采取正交试验的方法分析了工件对接接头激光焊接的工艺参数对熔深和熔宽的影响。研究结果表明：熔深和熔宽随着激光功率的增加同时增大,且熔深的增加幅度明显高于熔宽；当功率达到1 100 W时焊缝完全熔透；随着焊接速度的增加,焊缝的熔深相应减小,熔深尺寸与焊接速度几乎成反比；当焊接的速度大于8 mm/s时,熔深下降的速度明显增大；脉冲宽度和频率是影响焊接质量的重要因素,连续焊接情况下的热影响区大约是使用脉冲时的两倍。拉伸试验结果表明,焊接接头具有良好的塑性,拉伸断裂部位在热影响区,焊接接头的抗拉强度几乎与母材相同,焊接质量满足工艺要求。最佳焊接工艺参数为功率1 200 W、离焦量0、焊枪倾斜角度15°、脉宽25 ms、频率20 Hz,焊接方式为脉冲焊,保护气体为氩气,气体流量10 L/min。

针对矿用电机主轴盘钢材Q235与1Cr18Ni9Ti异种钢焊接件在工作过程中容易出现裂纹问题, 本文通过借助有限元模拟方法对焊接过程中的温度变形情况进行分析, 实现对焊接变形的有效控制。利用UG建立Q235与1Cr18Ni9Ti异种钢的焊接简易模型, 结合正交设计优化方法对焊接工艺进行设计, 同时建立不同工艺参数下的焊接APDL命令流。通过转变模型格式在ANSYS中进行不同焊接工艺过程的数值模拟。利用Design-Expert中心优化方法验证了最优焊接工艺组合并得到了焊接变形的回归函数。通过分析可得焊接速度2 mm/s, 焊接能量强度2.02 kW/mm2, 环境温度为25 ℃时, 焊接效果最佳。结合试验研究验证了正交试验结果的准确性, 并提出在焊缝背宽比约为0.65时为评判焊缝质量好坏的指标, 可为主轴焊接工艺提供实践指导。

针对3 mm厚的Ti75钛合金, 采用10 kW的连续光纤激光器对材料进行搭接试验, 研究不同工艺参数对焊缝成形的影响规律。通过调节两板间的预留间隙、激光功率、焊接速度以及离焦量来分析焊缝的氧化程度、下塌量、气孔状况和抗拉强度。最后基于焊缝的氧化程度、下榻量、气孔状况和抗拉强度评价焊接接头质量。结果表明, 搭接间隙在0.1～0.15 mm, 激光功率在3 000～3 100 W、焊接速度在0.04～0.045 m/s, 离焦量在-1～1 mm的工艺参数下, 试件氧化程度较低且焊缝成形连续美观, 气孔率较低, 此时的抗拉强度保持在720 MPa以上。通过调整激光功率、焊接速度和离焦量等激光焊工艺参数, 可以对焊缝成形进行有效控制, 提高焊接接头质量。

为了研究激光焊接工艺对K418与0Cr18Ni9异种金属焊接接头性能的影响,采用金相显微镜对焊缝的金相组织和形貌进行了分析,评价了焊缝及周边的硬度和强度。结果表明,在激光焊接K418高温合金与0Cr18Ni9时由于母材热物性参量存在较大的差异,为保证焊缝质量,激光光斑应偏向0Cr18Ni9合金一侧; 为了防止热裂纹和液化裂纹的产生,应该尽量延长熔池凝固时间同时减少热影响的热输入; 当保护气体流量为12L/min时,对焊缝的保护效果最好,与Ar2相比N2能有效减少焊缝中气孔的含量,但也会降低焊缝性能; 焊缝的硬度值位于两母材硬度之间,焊接接头的强度约为母材的89%。采用合适的激光焊接工艺可以实现K418合金与0Cr18Ni9较好的焊接效果。

研究了20#钢光纤激光焊接工艺对焊接质量的影响。研究发现, 随着激光功率的增加, 焊缝背面熔宽显著增加, 焊缝由钉形向近X形转变, 焊接过程中产生的飞溅增多; 随着焊接速度的增加, 焊缝变得“细小”, 焊缝正面咬边情况加重; 离焦量在－2～＋2 mm范围内变化对焊缝形貌和焊缝熔宽的影响不明显, 相较于在正离焦量和零离焦量下焊接, 负离焦量时焊接过程中产生的飞溅较多。在所有实验设定的参数范围内, 焊缝内部质量优良, 无气孔、裂纹等缺陷, 接头拉伸断裂位置均在母材, 焊缝强度能够得到保证; 焊缝区组织为板条状马氏体组织, 硬度在440 HV左右, 远高于母材(约160 HV)。

研究了激光焊接工艺对2 mm厚430铁素体不锈钢钢带焊接的影响, 分析了铁素体不锈钢激光焊接的组织转变以及力学性能变化规律。结果表明, 相对于传统MIG焊, 铁素体不锈钢激光焊接所得焊缝热影响区域更窄且晶粒长大程度相对更小, 焊缝抗拉强度优于母材, 显微硬度值相对母材有显著地提升。激光焊接过程中, 在合适的正面和背面保护下, 焊缝折弯性能有明显改善。激光焊接可成功应用于2 mm厚430铁素体不锈钢钢带的焊接。