形貌、温度和速度是激光填粉焊接小孔与熔池的重要特征信息,形貌、温度和速度的动态变化行为能够从一个方面反映焊接过程的稳定性。为了全面探究送粉速率和焊接速度对小孔与熔池特征信息的影响规律,分为表面特征(表面形貌、小孔表面温度、熔池表面温度和熔池表面速度)和内部特征(侧面形貌和小孔内部温度)。借助高速相机和比色高温计,分别搭建表面特征观测平台和内部特征观测平台进行试验观测。由高速相机捕获激光填粉焊接304不锈钢时小孔与熔池的形貌特征。就表面形貌而言,当粉末未达到该工艺下饱和时,小孔平均直径、熔池平均宽度和相同时刻下的熔池长度随着送粉速率增加而增加;当粉末达到饱和时,随着送粉速率继续增加,稳定后小孔平均直径和熔池平均宽度略有降低,并最终趋于动态稳定,相同时刻下的熔池长度没有明显差异。随着焊接速度的增加,稳定后的焊接熔池平均宽度随之降低,同时达到焊接熔池宽度的稳定时间也随之缩短。在相同时刻下,越大的焊接速度形成的熔池长度越长。就侧面形貌而言,当送粉速率小于14.15g/min时,焊接小孔深度随着送粉速率增加而增加;然而,当送粉速率大于14.15g/min时,随着送粉速率的增加,焊接小孔的深度存在着明显的降低。随着焊接速度增加,小孔稳定后的平均孔深和初始时刻最大的孔深变化速率降低,然而,小孔前沿孔壁的倾斜角度有增大的趋势。由比色高温计测量激光填粉焊接304不锈钢时小孔与熔池的温度特征。针对小孔表面温度,采取较大的送粉速率,焊接小孔表面温度较高;随着焊接速度增加,小孔达到动态稳定时表面的平均温度没有明显的变化。针对小孔内部温度,当送粉速率低于粉末饱和的临界速率时,焊接小孔内部特定区域的平均温度随着送粉速率的增加而增加;焊接小孔内部温度稳定后,其温度的平均值随着焊接速度的增加而降低。针对熔池表面温度,随着送粉速率和焊接速度的升高,稳定后熔池表面平均温度有升高的趋势。基于表面特征观测平台,高速相机拍摄粉末颗粒在焊接熔池表面的运动轨迹,进而试验测得熔池表面速度。粉末颗粒在焊接熔池表面的运动轨迹主要有两种形式:沿边缘式和横跨熔池宽度式。粉束流的送粉速率对于焊接熔池表面速率影响不大;熔池表面速度主要受到等离子体或是金属蒸气喷发作用的影响。随着焊接速度的增加,焊接熔池表面速度呈现下降的趋势。