激光深熔焊接过程中产生的弧光,等离子体和金属蒸汽等会对熔池图像造成干扰,分析光谱仪采集激光焊接奥氏体不锈钢时产生的光谱,采用合适的滤光片及衰减片构成的复合滤光组件,抑制干扰信号对熔池图像的影响。搭建同轴被动式直接视觉传感系统,对匙孔图像与焊缝截面形状进行了研究。实验结果表明,中心波长为808nm的滤光片和60%透过率构成的复合滤光组件可以有效地消除强光干扰,获取到激光焊接清晰的匙孔及穿透孔图像信息。当匙孔未穿透工件时,焊缝截面形状为"Y"形或者"I"形,匙孔图像显示为完整的白色圆形亮斑;一旦有足够的热输入,使匙孔穿透工件,焊缝背面瞬间形成穿透孔,匙孔图像中央出现低灰度的黑斑,焊缝截面形状为"X"形。

采用光纤激光对304奥氏体不锈钢进行焊接,获得成型良好的激光焊接接头,利用光学显微镜、超景深、显微硬度计等分析检测手段,对304不锈钢焊接接头的微观组织特点、力学性能及断口特征进行了研究并进行相应的分析。结果表明,在激光焊接过程中,由于焊缝冷却速度较快,焊缝组织主要以垂直于熔合线的柱状晶的形态存在,焊缝中心组织以等轴晶为主,热影响区不明显;接头硬度分布不均匀,焊缝处硬度最高,热影响区未发生明显软化;焊接接头抗拉强度为711.5MPa,接头拉伸后断于焊缝,拉伸性能达母材拉伸性能的97.5%,可应用于各种工程。

采用光纤激光器对6mm厚的304不锈钢进行焊接试验,通过对不同工艺参数下的焊接接头显微硬度、拉伸性能及显微组织进行测试与观察,研究激光功率、焊接速度对焊接接头中心等轴晶晶粒大小、柱状晶宽度的影响规律以及力学性能的影响规律。结果表明焊接接头硬度都比母材大,热影响区的硬度与母材接近;增大激光功率或减小焊接速度,焊缝柱状晶宽度以及中心等轴晶晶粒都逐渐增大,焊缝显微硬度逐渐减小,焊缝抗拉强度先增大后减小;当激光功率为2.9KW时,焊缝抗拉强度达到最大值711.5MPa,抗拉强度与母材强度接近,继续增加激光功率,焊缝组织粗化,焊接接头抗拉强度降低。