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激光焊机熔透状态特征及焊缝形成特点

文章来源:深圳晨皓达自动化激光设备厂家    时间:2022-03-26 11:43:19
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一、激光焊机的熔透状态特征


激光焊机的熔深是指焊接过程中被激光熔化的工件厚度。一般情况下认为小孔深度即为熔深,因此往往将小孔穿透工件等同于熔透。实际上,由于小孔周围存在定厚度的液 态金属层,可能存在小孔未穿透工件但工件已被熔透的情形。通过对激光焊接过程和焊缝背面熔透状态的分析,可以确定激光深熔焊存在以下几种熔透状态。


激光焊机的熔透状态特征


①未熔透。焊接过程中小孔及其下方的液态金属都没有穿透母材(工件),在工件背面看不到金属被熔化的任何痕迹。


②仅熔池透。焊接过程中小孔已接近工件的下表面,但尚未穿透工件,而小孔下方的液态金属则透过工件背面。虽然工件背面被熔化,但因表面张力的作用,熔化的液态金属无法在工件背面形成较宽的熔池,因此凝固后焊缝背面呈现细长连续或不连续的堆高。这种状态虽也属熔透范围,但因背面熔宽太窄,整条焊缝的熔透是不可靠和不稳定的,特别是对接焊时焊缝对中稍有偏差就会出现未熔合。


③适度熔透(小孔穿透)。焊接过程中小孔刚好穿透工件,此时小孔内部的金属蒸气会向工件下方喷出,其反冲压力会使液态金属向小孔四周流动,导致熔池背面宽度明显增加,焊接后形成背面熔宽均匀适度且基本无堆高的焊缝形态。


④过熔透。焊接过程中由于过高的热输人使小孔不仅穿透了工件,而且小孔直径及其周围的液态金属层厚度明显增加,导致熔池过宽(明显大于适度熔透状态下的背面熔宽),甚至造成焊缝表面凹陷等。


上述四种熔透状态中,适度熔透(小孔穿透)状态是理想的熔透状态,因为此时小孔穿透工件,可以保证焊缝完全熔透,同时熔池又不至于过宽而导致焊缝表面的凹陷。因此适度熔透(小孔穿透)状态叮作为熔透检测与控制的基准。


显微分析表明,仅熔池透状态的焊缝断面呈现较明显的倒三角形,而适度熔透状态的焊缝断面则呈现倒梯形或双曲线形。也就是说,适度熔透状态应表现为焊缝正反面均成形平整、无凹陷和无明显堆高,且具有一定背面熔宽。


二、激光焊机的焊缝形成特点


激光热导焊的焊缝具有常规熔焊(如电弧焊、气体保护焊等)焊缝的特点。激光焊机熔池有周期性变化的特点,原因是激光与物质作用过程中的自振荡效应。这种自振荡的频率一般为100~ 1000温度波动的振幅为100 500K。


由于自振荡效应,使熔池中的小孔和金属的流动发生周期性的变化。小孔的形成,使激光可以辐射至小孔深处,加强了熔池对激光能量的吸收,使原有小孔的深度进一步增加,熔化金属的汽化使小孔得以维持,形成一个深宽比很大的连续焊缝。


由于激光深熔焊的热输人是电弧焊的1/10~1/3,因此凝固过程很快。特别是在焊缝的下部,因很窄且散热条件好,故有很快的冷却速度,使焊缝内部形成细化的等轴晶,晶粒尺寸约为电弧焊的1/3左右。


采用激光焊接机,“只要能看见,就能够焊接”。激光焊接可以在很远的工位,通过窗口,或者在电极或电子束不能伸人的三维零件的内部进行焊接。与电子束焊接一样,激光焊接只能从单面实施,因此可采用单面焊将叠层零件焊接在起。 激光焊的这一 优势为焊接接头设计开辟了新的途径。采用激光焊,不仅焊接质量得到显著的提高,生产率也高于传统的焊接方法。

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