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激光焊接機工作過程中焊縫表面凸起的原因
編輯 重慶初刻 發表于2022-09-16
激光焊接機相對傳統焊接設備，具有焊接快、焊縫美觀、熱影響區域小，操作簡單等優點，但不可避免，在激光焊接機工作過程中可能會出現的一些焊接瑕疵，例如焊縫表面出現凸起的現象，對于這種現象的產生，經研究分析主要由以下幾個因素造成的。
一、材料熱膨脹及熱應力的影響
在激光束的快速加熱情況下，工件迅速受熱升溫，體積發生膨脹。由于激光束加熱集中，在激光作用的周圍區域溫度升高不是很大，激光作用區材料受熱膨脹受到周圍較冷部分基體的阻礙，在該區域形成壓應力，同時被焊板材發生輕微的向下彎曲變形。
一、材料熱膨脹及熱應力的影響
在激光束的快速加熱情況下，工件迅速受熱升溫，體積發生膨脹。由于激光束加熱集中，在激光作用的周圍區域溫度升高不是很大，激光作用區材料受熱膨脹受到周圍較冷部分基體的阻礙，在該區域形成壓應力，同時被焊板材發生輕微的向下彎曲變形。
盡管此應力與其他焊接方法相比是微不足道的，但它是表面凸起的主要影響因素之一。當激光束繼續作用，工件上表面溫度繼續升高，壓應力增大。與此同時，材料的屈服極限隨溫度升高而下降。到一定階段，材料屈服極限小于周圍的壓應力數值，熔池上表面附近材料發生屈服變形，并產生堆積。在激光束移動到下一區域后，先前發生堆積部分溫度迅速下降而冷凝，凝固后的表面保持了凝固前彎曲的堆積形貌，從而形成了焊縫表面的凸起。
二、熔池表面熔體的流動
激光焊接機焊接過程中，熔池受到各種復雜外在因素的影響，造成表面熔體的流動，這客觀上對于表面凸起有著很重要的影響。對于熔池表面熔體的運動，至今已有多種假說。同時，由于激光功率的變動或激光與熔池耦合也造成熔體流動。這種說法都有一定道理，在實際激光焊接過程中，因熔池熔體流動造成表面凸起是.上述因素綜合影響的結果。一般研究認為，熔池表面熔體的流動主要受表面張力梯度、小孔效應、金屬材料蒸發及氣體電離產生的等離子體熱噴發、保護氣流及輔助氣流的沖擊等的影響。
三、組織的變化
激光焊接機焊接時，材料受熱形成液態熔池，然后冷凝形成焊縫，組織有很大的差異。由于不同組織的密度不一樣，焊縫體積會發生變化，這往往會對焊縫表面凸起造成影響。由于激光束高能量密度及集中加熱，使得材料的升溫和冷卻速度極快，一般激光焊接后會形成條狀的馬氏體組織和貝氏體組織。經試驗研究發現，材料相變體積的變化量與材料的含碳量有很大關系，對一般中低碳鋼，相變體積變化占總凸起量的1/8~1 /4左右，對于高碳鋼則會更高，在焊接時往往不能忽略這個因素。
