激光焊接气孔产生的原因以及预防方法

激光焊接焊缝的缺陷有多种，有由焊缝对气体的吸入引起的焊缝气孔；有由组织应力和热应力引起的裂纹；还有由于零件的配合精度不够造成的接头表面高低不平、扭曲变形等。

一、气孔的形成

1、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，将保护气体氩气卷入小孔底部，随着小孔向前移动，这些保护气体将以气泡形式进入熔池。因氩气溶解度极低，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。

2、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。

二、气孔产生的原因

气孔对激光焊接机来说是一个“疥疾”，它严重影响激光焊接的强度，也有损焊接美观，但并非无药可救。要解决这一难题，首先我们须研究透气孔产生的原因，再对不同原因探索不同解决方案。

在大多数激光焊接加工时，激光焊接机的送气嘴需同时送出保护气体以防止焊缝氧化和避免金属气体污染焦透镜。而气孔产生的原因大多就是激光焊接加工时保护气体使用不当造成的，但不同的保护气体原因略有不同。

1、氮气产生气孔的原因

在激光焊接过程中，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。

2、氩气产生气孔的原因

激光焊接时，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，将氩气卷入小孔底部，随着小孔向前移动，这些氩气将以气泡形式进入熔池。因氩气溶解度极低，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。

三、预防气孔产生的方法

1、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。

2、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。这种方法目前还不能完全消除气孔。

3、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。

4、借助表面清洁度仪，采取RFU表示单位，可快速检测并量化、记录零部件清洁度的相关数据。基于此数据，能避免人为主观判断带来的影响，更有 效审查生产步骤和清洗程序，进而优化清洗工序，更大地提高了工作效率，减少返工率，降低生产成本。

来源：富海合