高能束及特种激光焊接技术的发展

激光、工件、保护气体相互作用与离焦量关系密切，在一定离焦范围内为深熔焊接，产生显著的等离子体，超过一定的离焦范围，则为热传导焊接，等离子体的影响比较小。
等离子体对入射激光具有折射、吸收、散焦以及屏蔽作用，这是激光焊接中的一个重要问题。
法国A · Poueyo－Verwaerde等诊断了CO2激光焊接等离子体。热电探测器用于记录反射的激光，可见光光电管用于收集等离子体辐射；通过多通道光谱仪进行光谱分析；用高速摄影机记录等离子体的图像。经过分析，得到了电子温度、电子密度与工件表面距离的关系以及反射率与等离子体亮度的关系。
德国Stuttgart大学进行了CO2激光深熔焊时激光焊接等离子体对激光聚焦性影响的研究。提出了焦平面上有效功率密度分布的概念 ，焦平面上功率密度减小是由于等离子体对激光吸收以及折射引起，等离子体折射情况取决于等离子体尺寸、位置和温度；采用He-Ar混合气比采用单一气体可更有效地抑制等离子体的负面效应。
 Helmut Schmalenstroth等人用1kW的Nd：YAG进行激光焊接研究时，使用的气体有Ar 、He 、N2 以及Ar + O2 、Ar + CO2 、Ar + CO2 +O2 ，适当的混合气可增加熔深和焊速，降低成本，
在激光焊接过程控制方面，有使用电容传感系统测量和控制焦点位置报道，其机理是基于传感器的振荡频率由于焦点变化扰动而不是常数。当金属蒸气和保护气的电离密度和程度变化时，喷嘴电极和工件之间介质的介电常数发生变化。德国的Hillerich博士指出，电离原子和电离分子对介电常数ε的影响可用Drudench公式表示。
基于相同的原理，电容传感系统也可用于焊接速度和焊接缺陷的检测与控制。
在CO2激光焊接焊缝质量的磁流体力学控制方面，德国Stuttgart大学的М•Kern提出加磁激光焊接（MSLBW―Magnetically Supported Laser beam Welding），见图5。实验表明，这种方法可抑制焊道凸起,改善焊道顶部质量和焊缝断面形状，减少飞溅，使熔池上方的等离子体更趋于稳定，增加过程的稳定性。这个方法的作用与磁场的方向有关，前提是有电流存在，研究表明，电流除了由母材和熔化金属间的热电压引起外，同时还由凝固的焊缝和熔化金属间的热电压引起。
在激光焊接熔池动力学的研究方面，美国田纳西大学的V·Semak等将低功率的氩离子激光聚焦在熔池上，通过窄带干涉滤色镜除去等离子体发射的光，再经光电倍增管，用高速摄影记录熔池的形貌。研究表明，熔池内的反冲力远远超过表面张力和静压力，因而，围绕小孔边缘产生了高振幅的熔化金属凸起。高的反冲力使熔化金属组成的小孔壁离开激光束，而后，表面张力又将 小孔壁向光束靠近，由于反冲力的脉动性导致了熔池内，高振幅、低频率的体积振荡，同时也导致了熔池开口形状的显著变化，进而影响蒸气的运动方向，产生高频的声信号。研究还表明；激光点焊时，在熔池凝固期间，熔池的振荡频率在增加。
在激光焊接的熔化模型研究方面， 美国国家实验室的J·O Milewski采用计算机以窄V型坡口为模型，分析了激光能量在其中的传播和吸收，该模型较好地说明了在小孔内，光线反射频率和入射角随熔深而增加以及能量被吸收的峰值在小孔底部。
在激光焊接模拟方面，由于这是一个高阶、非线性、具有自由表面的三维问题，因而要精确计算和模拟有许多边界条件和参数都必需确定，但由于模拟对结果预测、工程设计以及物理本质揭示显示出的重要作用，相关的研究一直未中断。
2.6 铝合金的激光焊接