304不锈钢主要得益于其良好美观的表面和优异的耐蚀性能及强度,得到越来越广泛的应用。光纤激光焊接具有高功率和高效率等优点,可以更高效率地获得成形优良和高质量的焊缝,因此304不锈钢的光纤激光焊接得到越来越深入的研究。前期实验中发现,对薄板不锈钢光纤激光焊接而言,焊缝背面金属飞溅的产生和接头成形状态不够良好是最主要的焊接缺陷,会严重影响焊缝美观和表面的耐蚀性能,特别是对于不锈钢管焊接而言,背面飞溅难以清理,极大地限制其使用范围。因此,对薄板不锈钢激光焊接过程中背面飞溅的形成机理研究和调配合适的工艺参数以降低甚至避免飞溅的产生具有极为重要的意义。在相同下能量下,对2mm不锈钢在不同焊接速度和激光功率匹配的光纤激光焊接形成的飞溅和释放的光谱信号进行采集,并研究其焊接接头的成形及表面耐蚀性能。结果表明:随焊接速度的提高,焊缝上表面熔宽减小,下表面熔宽逐渐增大;背面金属飞溅的数量和尺寸显著升高,金属蒸汽从焊缝背面喷出和下淌熔池振荡是造成大颗粒飞溅的主要原因;等离子体特征谱线强度逐渐增大而电子温度有下降趋势;焊缝区和飞溅区会降低表面的耐蚀性能,飞溅位置在电化学腐蚀后呈现小而深的蚀孔,蚀孔大小和飞溅尺寸密切相关。对焊接速度为5m/min和6m/min的焊接过程,通过改变入射激光方向和离焦量实现焊缝成形和背面金属飞溅量的变化。试验结果表明:光沿焊接方向正向入射时,增加正离焦量有利于减少匙孔下方的金属蒸汽喷发量,有助于在高速焊接时降低焊缝背面的金属飞溅量,有利于改善接头成形;激光反向入射时对焊缝下表面熔宽影响较小,对熔池干扰更强烈,会增加背面飞溅的产生。本文结合焊接接头成形和背面金属各类飞溅形成的条件,提出了不同焊接速度和激光功率下的熔池流动和金属蒸汽变化模型,分析了薄板激光焊接背面飞溅形成的机理,分析了离焦量和入射激光角度对熔池流动的作用机制。