Ø气孔问题,铝合金种类不同,产生的气孔类型也不同。一般认为,铝合金在焊接过程中产生以下几类气孔:
氢气孔。铝合金在有氢的环境中熔化后,其内部的含氢量可达到0.69ml/100g以上。但凝固以后,其平衡状态下的溶氢能力最多只有0.036ml/100g,两者相差近20倍。因此,在由液态向固态转变的过程中,液态铝上多余的氢气必定要析出。如果析出的氢不能顺利上浮逸出,就会聚集成气泡残留在固态铝合金成为气孔。
日本学者在封闭的条件下将焊缝气孔中的气体收集起来进行分析,得出的结果为:氢气占90%,氮气占10%。因此通常认为减少焊缝气孔的有效措施就是断焊接时的供氢源。
保护气体产生的气孔。有研究认为,在高能激光焊接铝合金的过程中,由于熔池底部小孔前沿金属的强烈蒸发,使保护气体被卷入熔池形成气泡,当气泡来不及逸出而残留在固态铝合金中即成为气孔。表2是A5083合金激光焊接气孔中保护气体的含量。
表2A5083合金激光焊接气孔中保护气体的含量
激光种类保护气体成份功率/KwAr(%)He(%)H2(%)其他
CO2激光Ar541----59---
CO2激光He100.686.812.6---
CO2激光He100.695.93.30.2N2
YAG激光He3----99.20.60.2N2
小孔塌陷产生的气孔。在激光焊接过程中,当表面张力大于蒸气压力时,小孔将不能维持稳定而塌陷,金属来不及填充就形成了孔洞。
Matsunawa教授的实时小孔观察试验引起了激光焊接领域的极大关注,相关的小孔模型研究和直接观察研究工作大量涌现。随之而来,对减少或避免铝合金激光焊接中的气孔缺陷也提出了很多实际措施,如调整激光功率波形,减少小孔不稳定塌陷,改变光束焦点高度和倾斜照射,在焊接过程时施加电磁经场作用以及在真空中进行焊接等。近几年来,又有研究者采用填丝或预置合金粉未、复合热源和双焦点技术来减少气孔的产生,取得了不错的效果。
Ø裂纹问题
铝合金属于典型的共晶合金,在激光焊接快速凝固下更容易产生热裂纹,焊缝金属结晶时在柱状晶边界形成AL-Si或Mg-Si等低熔点共晶是导致裂纹产生的原因。
为减少热裂纹,可以采用填丝或预置合金粉未等方法进行激光焊接。使用YAG激光器时,调节脉冲波形,控制热输入也可以减少结晶裂纹。
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