由于激光深熔焊接模式具有热输入量小、焊接精度高、残余应力低、深宽比大、易于自动化控制等优点,在厚板焊接领域具有极其广泛的应用前景,但是目前对于高功率激光深熔焊接厚板工艺和缺陷产生机理及抑制手段方面尚待深入研究,尤其是高功率激光全穿透焊接15 mm以上的厚板时容易出现的塌陷问题,目前解决的手段有限,阻碍了激光焊接厚板的广泛应用与发展。为了有效解决厚板焊接中容易出现塌陷缺陷的问题,本文搭建了拥有高速相机系统的基于底部气压法的高功率激光焊接厚板试验平台,以16 mm厚的316L不锈钢和20 mm厚的316LN不锈钢为试件开展了厚板激光焊接试验研究。(1)介绍了高功率激光焊接厚板的优势和目前的研究现状及存在的问题,阐述了目前针对厚板焊接过程中出现的熔池塌陷问题的解决方案及其缺点。搭建了拥有高速相机系统的基于底部气压法的高功率激光焊接厚板试验平台。(2)借助高速相机拍摄系统观测了无辅助支撑条件下厚板焊接过程中塌陷的形成过程,并认为塌陷产生的原因主要是由于熔池下表面的表面张力无法平衡其受到的重力和动压力,但在不同材料焊接过程中的动压力在产生塌陷的原因上所起的作用不同;通过采用本文提出的底部气压法实现了对熔池塌陷的良好抑制效果,分析了底部表压力的大小对焊接过程的影响规律,表明当底部表压力等于重力时,焊缝成形质量最高;在不同的融透状态下及焊接接头存在间隙的情况下底部气压法都得到了良好的应用。(3)基于单因素变量试验方案,研究了激光功率、离焦量和焊接速度对表面飞溅、焊缝均匀等表面成形质量和熔深、熔宽等横截面成形质量的影响规律,通过优化工艺参数得到了成形质量较高的焊接接头。