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解决激光焊接气孔问题的方法

发布时间:2015-11-04    来源:科莱斯

       激光焊接加工过程气孔的产生主要是由于保护不良而引起的。在焊接过程中,氮从外部侵入熔池,氮在液态铁中的溶解度与氮在固态铁的溶解度有很大的差异,因而在金属的冷却凝固过程中,由于氮的溶解度随温度的下降而降低,当熔池金属冷却到开始结晶时,溶解度将发生大幅度的突然下降,此时气体大量析出形成气泡,如果气泡的上浮速度小于金属结晶速度,则生成气孔。激光焊接氩气孔与氮气孔的产生机理不同。

       气孔产生原因

       研究表明,激光焊接的小孔内部处于一种不稳定振动状态,小孔和熔池的流动非常剧烈,小孔内部的金属蒸汽向外喷发引起小孔开口处的蒸汽涡流,将保护气体(Ar) 卷入小孔底部,随着小孔向前移动,这些保护气体将以气泡形式进入熔池。因Ar 溶解度极低,再加上激光焊接的冷却速度很快,气泡来不及逸出而被残留在焊缝,形成气孔。 

       目前,解决激光焊接气孔问题主要有三种方法。

       一是利用冶金原理,采用活性气体,使得气体能够溶解于焊缝或与熔池金属发生反应生成化合物。例如,在低碳钢激光焊接中采用CO2 作保护气体,减小气孔倾向[5 ] 。但采用CO2 作保护气体可能会出现焊缝含氧量增加从而导致焊缝韧性下降。

       二是采用脉冲激光焊接,改变了小孔的行为,减少保护气体被卷入小孔[6~8 ] 。这种方法目前还不能完全消除气孔。

       三、 利用光束摆动的方法来减小或消除激光深熔焊中的气孔。  由于焊接中加入摆动,束流对焊缝的往复摆动一方面使部分焊缝发生反复重熔,延长了焊接熔池液态金属停留的时间,同时,束流的偏转也增加了单位面积输入热,减小了焊缝的深宽比,有利于气泡的浮出,从而起到消除气孔的作用。另一方面束流的摆动导致小孔随之摆动,又可以起到对焊接熔池提供一个搅拌力的作用,加大了焊接熔池的对流与搅拌,对消除气孔起有利作用。 

       以上三种方法可以解决激光焊接加工中存在的气孔问题,但是目前而言,方法尚未成熟起来。还需再作进一步的研究

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