激光送丝焊接技术是激光焊接技术的一个新的研究方向,本研究针对现有激光光外送丝焊接中存在的不足,提出了一种新型的环形激光光内同轴送丝焊接工艺,设计了一套新型的激光送丝焊接装置。该装置是通过对激光光路的转换、送丝喷嘴与激光光头的一体化设计,实现了“中空激光束,焊丝居中,光内同轴送丝”,根本上改变了传统上焊丝与激光束倾斜耦合的方式,消除了光外送丝焊接工艺中焊丝位置、角度和方向等因素的影响,实现了二维焊缝的焊接。对环形激光束的能量分布进行了研究,建立了在扫描线宽方向上激光功率分布模型;研究了环形激光束与金属焊丝作用的能量关系,并得到熔化焊丝所需要的激光功率;并建立了熔滴的受力模型与受力平衡方程。利用新型光内同轴送丝装置进行焊接试验,研究了各工艺参数对焊缝成形质量的影响,得到了本实验中满足焊缝成形所需要的激光功率范围,同时研究了坡口间隙的大小与送丝速度、激光扫描速度的关系,利用改变送丝速度和改变激光扫描速度两种方法来控制焊丝填充量,得到了最佳工艺参数,然后利用最佳参数进行扫描方向性实验,试验表明:光内同轴送丝焊接克服了光外送丝焊接由于金属焊丝与激光束位置偏斜带来的方向性问题,耦合性好,可以进行二维焊缝的焊接。通过对焊接试件进行拉伸试验、显微组织和硬度分析发现,焊缝接头抗拉强度较高,当出现剪切断裂时最高,可达到母材95%;对焊缝拉伸断口的分析发现,其断裂形式因填充材料的不同也有所不同,填充专用焊丝时,主要表现为韧性断裂,填充镀锌铁丝时,为韧性断口与脆性断口的混合;对显微组织的观察,发现焊缝接头熔合区以柱状晶体为主,存在少量的等轴晶,晶粒细密,沿母材与接头熔合区之间的熔合线法线方向有序生长;对焊缝显微硬度测试,发现焊缝接头熔合区组织硬度较高,远远高于母材的硬度。