本文针对激光焊接50CrV/SPHE异种钢出现的难点与问题,采用激光填丝焊新技术,研究工艺参数对50CrV/SPHE异种钢激光填丝焊焊缝力学性能与微观组织的影响规律,并获得最优的工艺参数,研究结果为推广激光填丝焊焊接异种钢提供理论支持和技术支撑。首先采用高速摄像系统对不同工艺参数下的50CrV/SPHE异种钢激光填丝焊熔滴过渡行为及熔池动态行为进行了研究,将焊丝熔入熔池的方式总结为液桥过渡、液桥-滴状过渡、滴状过渡和爆炸过渡四种形式,其中液桥过渡模式可以保证焊接过程的稳定性,获得的焊缝质量良好。激光功率为2.8kW~3.4kW,焊接速度为1.0m/min~1.8m/min,离焦量为-4mm~0mm,送丝速度为3m/min~6m/min,可获得液桥过渡。50CrV/SPHE异种钢激光填丝焊焊缝成形研究表明,焊缝熔宽和余高与激光功率、焊接速度、送丝速度、离焦量及对接间隙有着直接的关系。同时对焊缝截面观察发现,激光功率达到3.4kW以上时,50CrV钢侧热影响区产生淬硬脆化裂纹。利用SEM和XRD对焊接接头进行组织及物相分析,结果表明50CrV/SPHE异种钢焊接接头焊缝区域组织为马氏体,晶粒形态主要以胞状晶及胞状树枝晶为主。50CrV钢热影响区一侧微观组织由条状马氏体组成,SPHE钢热影响区一侧微观组织由铁素体和珠光体组成。基于响应面设计方法,采用试验设计软件Design-Expert 8.6对50CrV/SPHE异种钢激光填丝焊焊接工艺进行了试验设计。以焊缝接头抗拉强度最大化为响应,激光功率、焊接速度、离焦量与对接间隙作为控制变量,建立响应与焊接参数之间相关性的数学模型。根据优化结果得到最优的工艺参数:激光功率3.0kW,焊接速度1.6m/min,离焦量-2mm,对接间隙0.6mm,在此参数下焊接接头拉伸试验中断裂位置位于50CrV钢母材,说明焊缝力学性能优于母材。验证试验表明,误差范围小于4%,证明优化结果有效,可应用于指导实际生产活动。