激光焊接常见缺陷及应对措施

激光焊接常见缺陷及应对措施

 

激光焊接时工艺参数不正确，措施不良，往往会导致一些焊接缺陷的产生：
●焊点表面飞溅
●内部焊接气孔
●出现焊接裂纹
●产生焊接变形

 

激光焊接时产生的飞溅

 

焊点表面飞溅
激光焊接时产生飞溅的主要原因是激光功率密度过高，工件在短时间内吸收了较多的激光能量，材料严重气化，熔池反应剧烈形成焊接飞溅，飞溅不仅影响工件的外观和装配精度，更会影响焊接强度，造成产品不良
引起飞溅具体原因，可以归纳为以下几点：
●激光峰值功率过高，形成焊接飞溅
●焊接波形不合适，对高反射率材料未使用合适波形焊接
●材料成份偏析，造成局部吸收率提高，形成焊接飞溅
●工件表面有污物或非金属物质，造成吸收率提高，形成焊接飞溅
●两工件之间或工件底部有低熔点物质，焊接时形成大量气体，造成飞溅
●焊接部位形成中空的封闭空间，焊接时空间内的空气受热膨胀形成飞溅
防止飞溅的措施
一般从以下几个方面来改善焊接效果，防止焊接飞溅：
●优化焊接焊接工艺参数，如降低峰值功率或使用尖峰波
●选用合格优质的原材料
●加强焊前清洗，祛除油污杂质
●合理设计焊接结构
焊点内部气孔
气孔是激光焊接中最常见的缺陷，激光焊接热循环快，熔池存在的时间短，造成焊接时形成的气体来不及从熔池中溢出，从而形成焊接气孔

 

激光焊接时产生的飞溅

 

激光焊接时常见的气孔一般可以分为以下几类：
●氢气孔
●一氧化碳气孔
●小孔坍塌气孔
气孔的预防措施
●减小气孔来源
工件表面水、油污、氧化膜等融入熔池，发生冶金或物理，析出气体，当气体来不及溢出熔池，就会形成气孔，因此焊接前应做好工件清洗工作，甚至增加预热，可有效减小气孔产生几率
●延长熔池存在时间 由于激光焊接的特性，其热循环时间快，熔池存在时间短，熔池中析出的气体往往来不及金属就凝固了，所以延长熔池存在的时间也是减少气孔产生的一个有效方法，具体做法可以延长焊接脉宽
●改变离焦量
焊接时，激光在焦点或负离焦位置焊接时，熔池反应剧烈，合金元素气化严重，往往成为产生气孔的气体来源，当改变离焦位置，使焊接能量更加柔和，则可减少金属元素气化形成的气孔
焊接裂纹

 

焊接时产生的裂纹

 

激光焊接时裂纹危害很大，严重影响工件的焊接强度，降低工件的使用寿命，因此预防裂纹有重要意义，激光焊接加热冷却时间快，加大了材料产生裂纹的几率，必须采取一定措施加以改善
按照裂纹形成机理，裂纹可分成以下几类：
●热裂纹，包括结晶裂纹、多变化裂纹和液化裂纹
●冷裂纹，包括延迟裂纹、淬硬脆化裂纹和低塑性脆化裂纹
●再热裂纹，主要指消除应力热处理裂纹和SR裂纹
●层状撕裂
裂纹的预防
激光焊接主要生成的是热裂纹，在焊接铝合金和高碳高合金钢时常常产生裂纹，预防措施如下：
●焊接某些牌号的铝合金或高碳高合金钢时，由于材料脆硬倾向大，在波形上需增加预热跟缓冷波段，以减少裂纹倾向或降低开裂程度，增加焊接强度
●在焊接接头选择设计时，尽量减少焊接应力的产生，降低焊接时的裂纹倾向
●选择合适的焊接材料，在同等性能的情况下，尽量选用裂纹倾向小的材料
焊接变形
在焊接薄板大幅面多焊点时，往往易产生焊接变形，影响后期工件装配精度和使用性能，焊接时一种局部加热的材料加工方式，焊接变形形成的原因是工件各部分焊接热输入不均匀，热胀冷缩不一致造成焊接变形，因此需要从变形产生的原因加以预防或改善：
●优化工艺参数，减少热输入量，如增加激光峰值，减小焊接脉宽，在不影响焊接表面质量的前提下可有效减小焊接变形量
●降低焊接速度和平率，使单位时间内输入工件的热量减小，则焊接变形量随之减小
●优化焊接顺序，使工件各部分受热均匀，也是减小焊接变形的一种有效方法