为了研究金属激光直接沉积工艺过程中工艺参量对工艺能效的影响, 采用自主研发的HCX60五轴激光复合制造机床开展工艺能效田口试验, 并对其结果进行了信噪比分析、极差分析以及方差分析, 得到激光功率、送粉量、扫描速率、提升量以及搭接率对工艺能效的影响主次关系, 提出了工艺因素优化组合。结果表明, 送粉量对工艺能效的影响最为显著, 最佳参量组合为激光功率P=500W, 送粉量f=28g/min, 扫描速率v=600mm/min,提升量h=0.6mm和搭接率λ=30%。这为研究增材制造工艺参量对工艺能效的作用及影响规律提供了理论借鉴和实验基础。

为了研究激光焊接工艺参量以及焊接材料对熔池、小孔形貌的影响, 搭建了激光焊接同轴监测系统, 对比研究了有无辅助光源和不同工艺条件下、采用中心波长分别为532nm和808nm窄带滤光片同轴监测的熔池、小孔图像特征。结果表明, 采用808nm激光辅助光源照明和808nm窄带滤光片, 可清晰地拍摄到熔池、小孔以及穿透孔特征图像; 相同的工艺条件下, 熔池变化小, 小孔动态波动且波动幅度小, 穿透孔的时变动态特征较小孔则明显不同; 熔池宽度随激光功率的增加而增大, 随焊接速率增大而减小; 不同材料激光焊接的熔池、小孔和穿透孔的同轴监测验证了本监测系统的稳定性。该研究对激光焊接质量实时监控有理论指导意义。