大功率盘型激光焊接与其他焊接方法相比,具有激光功率大、光束质量优良、大深宽比和极高的激光利用率等特性。在大功率激光深熔焊接过程中,焊件在激光束的强烈作用下形成等离子体状金属蒸汽以及飞溅。金属蒸汽和飞溅特征的瞬态变化与焊接过程稳定性和焊接质量有密切联系。激光致金属蒸汽是在大功率激光焊接下的一种现象,处于弱等离子体状态。激光致金属蒸汽对入射激光有折射、反射、散射、吸收等作用,影响激光到达工件表面辐射能量的强度,从而影响激光焊的焊接质量。因此,通过研究激光致金属蒸汽现象与激光焊接质量之间的对应关系,对实现大功率激光焊接质量在线监控具有十分重要的意义。本文以10kW大功率盘型激光焊接304不锈钢板为试验对象,应用高速摄像机在紫外和可视波段摄取金属蒸汽及飞溅动态图像,观察和研究其细节变化,并定义金属蒸汽面积、光束路径、摆角、质心到焊接点距离、质心横坐标以及飞溅数量为特征参量,对金属蒸汽及飞溅特征统计分析,同时进行以金属蒸汽图像面积参数为基础的周期性变化分析,以及面积路径值比值分析。先对特征参数进行预处理,再进行主成分分析对特征参数进行降维处理和粒子群优化得到最优参数,最后应用支持向量机进行特征分类,训练集和预测集都得到较高的分类准确率。以熔宽作为衡量焊接质量的标准,探索金属蒸汽及飞溅特征与焊接质量之间的关系和规律。试验结果表明,通过支持向量机对金属蒸汽及飞溅进行特征分类可有效判断大功率盘型激光焊接质量。