激光焊接过程中产生的等离子体与激光焊接质量有着密切的联系,如何有效控制等离子体,保证焊接质量,是激光深熔焊接的主要研究方向之一。本文采用大功率CO₂激光焊接,通过正交实验、光谱分析、蓝紫光、红外光及等离子体声音混沌时间序列分析,对激光焊接等离子体进行了深入的研究。根据激光焊接过程等离子体信号的特点,基于Labview平台设计了监测系统。选择正交实验,研究影响激光焊接等离子体的三个主要因素。结果表明:CO₂激光焊接A3钢的情况下,焊接工艺对等离子体影响的顺序分别是:焊接功率>焊接速度>侧吹气流量。采用CO₂激光焊接系统,对Ti合金（BT20）、304不锈钢和A3钢进行焊接和光谱采集,并分析了等离子体光谱分布的特征。结果表明,焊接材料是影响激光深熔焊接过程中光谱分布的主要因素,A3钢在CO₂激光深熔焊接过程中光致等离子体的光谱强度主要集中在300nm-450nm的紫外段。根据正交实验和光谱分析实验的结果,设计了光信号分析的焊接工艺,测得不同参数下等离子体蓝紫光和红外光信号。分析研究表明,蓝紫光和红外光信号随着焊接功率增大而线性增大,随着焊接速度的增大而减小,侧吹气流量对两信号的影响均存在阀值。对蓝紫光和红外光信号进行了回归分析,得到了较好的回归参数方程,检验结果表明,回归模型检验结果相对误差在5%左右,误差范围小。通过计算最大Lyapunov指数,对不同焊接工艺下的声音信号进行混沌分析。结果表明,等离子体声音信号最大Lyapunov指数处于[0,1]之间,数据有较强的拟周期性,可以进行有限步的预测;最大Lyapunov指数越大,激光焊接等离子体声音信号的曲线复杂度越大,焊接质量较差,与此相反,最大Lyapunov指数越小,激光焊接等离子体声音信号的曲线复杂度越小,焊接质量较好。