激光焊接缺陷處理

      激光焊接的應(yīng)用十分廣泛，但是焊接過程中常常伴隨著裂紋、焊接氣孔和飛濺等焊接缺陷。國內(nèi)外對其進行了大量的研究，他們采用振蕩、脈沖等方式與激光焊接相結(jié)合，在研究原理的同時，還重視與工業(yè)設(shè)備的結(jié)合，運用新的產(chǎn)品推動自身的研究，其研究具有很高的實用性。

      國內(nèi)的研究主要集中于如何解決激光焊接的焊接接頭缺陷，對焊接缺陷的形成機理也進行了細(xì)致研究。很多研究團隊通過仿真分析、掃描電鏡等方式研究熔池飛濺、菲涅爾吸收效應(yīng)等問題。高功率的激光照射在工作表面上，使材料迅速汽化并產(chǎn)生匙孔，所以熔池與匙孔的菲涅爾吸收效應(yīng)決定了焊接的質(zhì)量。焊接缺陷伴隨著激光焊接的過程中產(chǎn)生，如圖6為激光焊接鍍鋅DP780高強鋼產(chǎn)生的氣孔缺陷。湖南大學(xué)的彭南翔針對激光深熔焊的匙孔和菲涅爾吸收進行了研究，發(fā)現(xiàn)激光在匙孔中多次反射造成菲涅爾吸收總功率密度分布并不均勻，靠近匙孔底部孔壁上的密度要大于上方孔壁，而影響密度分布的重要因素就是激光的反射。單焦點激光焊接方式仍具有一定的局限性。比如無法控制焊接時的溫度循環(huán)，在焊接熱敏感性高的材料時，焊縫的內(nèi)部容易出現(xiàn)裂紋等多種問題。為了穩(wěn)定焊接過程，許多學(xué)者研究了雙焦點激光焊。華中科技大學(xué)龐勝永等人研究了鋁合金在激光雙焦點串行排布的方式下匙孔的穩(wěn)定性及熔池內(nèi)部的流動。其建立了關(guān)于鋁合金雙焦點激光焊接的焊接瞬態(tài)熔池及熔池內(nèi)部流動的耦合模型，采用光線追蹤法建立熱源模型，考慮了菲涅爾吸收效應(yīng)、蒸汽反沖力及熔池內(nèi)部流動等影響。研究結(jié)果顯示雙焦點激光焊接更加穩(wěn)定可控，匙孔的波動明顯弱于單激光焊接的方式。
      與國外相比，國內(nèi)的研究針對激光束的光束形態(tài)變化方面的研究較少，大多集中于改變激光束的數(shù)量上而來對激光焊接缺陷的研究。而國外的研究團隊嘗試使用了新型的光學(xué)元器件，嘗試探究匙孔坍塌和熔池飛濺的形成機理。國外一些學(xué)者也嘗試了新的工藝方法來改善激光焊接的不足，如采用光束振蕩或激光功率調(diào)制，來減少缺陷的發(fā)生。VolppJ等人采用了一種新開發(fā)的多焦點光束成形光學(xué)元件，該元件可在軸向產(chǎn)生多束腰激光，在附加區(qū)域用于修改鍵孔中的能量輸入，以解釋飛濺形成的機理，并評估軸向光束成形在激光深熔焊接過程中壓制缺陷的潛力。結(jié)果表明，在高強度的光照射下，可以有效地減少噴濺的數(shù)量，避免了鎖孔坍塌，保證了上部鎖孔段有足夠的能量輸入，可以減少液體飛濺。