激光深熔焊接利用激光热源能量密度高的特点,将母材迅速加热到蒸发温度以上,并在熔池内部形成一个充满金属蒸气和等离子体的小孔。小孔内部热力学状态复杂,小孔形态不断的变化,引起小孔内外的等离子体波动。本文对激光深熔焊等离子体羽电信号的检测机理和方法进行研究,分析电信号波形特征,推测小孔及等离子体行为。通过数值模拟对激光深熔焊小孔及熔池形态、合金元素蒸发进行了计算。主要的工作和研究结果如下:(1)根据等离子体鞘层理论和等离子体效应理论设计了两种电信号检测装置。通过与同步的光谱诊断结果进行对比,证明了基于等离子体鞘层理论的无源探针电信号检测装置的合理性;通过与同步的间隙法电信号检测结果进行对比,证明了等离子体电源模型,以及等离子体电特征检测装置的合理性。(2)对不同焊接条件下电信号波形特征进行了检测和分析,并与同步的高速摄像信号进行对比。结果表明电信号波形与等离子体羽形态变化具有良好的对应关系,电信号检测可以反映等离子体羽的波动状态。通过与激光热导焊电信号进行对比,证明了小孔的运动行为,是导致等离子体电信号波动的根本原因。并且通过对电信号波形的分析,间接的推测了小孔及等离子体的运动状态。(3)通过分析电信号波形特征,提出了多种通过电信号特征判别激光深熔焊和热导焊的方法。对深熔焊电信号波动频率进行了研究,结果表明深熔焊电信号波动频率范围约300 Hz–600 Hz,且电信号波动频率随着熔深的增大而减小。(4)建立了三维稳态激光深熔焊接数值模型,得到了激光深熔焊小孔形貌、熔池温度场及流体流动。建立了深熔焊合金元素蒸发模型,对不同的激光焊接参数下不锈钢焊缝合金成分变化进行了计算。结果表明激光深熔焊金属蒸发主要发生在小孔内部。不同合金元素蒸发速率具有明显差异,Mn元素大量蒸发导致焊缝中Mn元素丢失明显。此外随着焊接功率的增大,焊缝合金元素含量变化的程度减小,焊接速度的变化对焊缝合金元素含量变化的程度没有明显的影响。