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小孔效應(yīng)與等離子體對金屬激光焊接的影響

在金屬激光焊接過程中，小孔的出現(xiàn)可以大大提高材料對激光的吸收率，焊接可以獲得更多的能量，而鋁元素以及金屬中的Mg、Zn、Li沸點(diǎn)低、易蒸發(fā)且蒸汽壓大，雖然這有助于小孔的形成，但等離子體的冷卻作用(等離子體對能量的屏蔽和吸收，減少了激光對母材的能量輸入)使得等離子體本身'過熱'，卻阻礙了小孔維持連續(xù)存在，容易產(chǎn)生氣孔等焊接缺陷，從而影響焊接成形和接頭的力學(xué)性能，所以小孔的誘導(dǎo)和穩(wěn)定成為保證激光焊接質(zhì)量的一個重點(diǎn)。

因?yàn)榻饘俚母叻瓷湫院透邔?dǎo)熱性，要誘導(dǎo)小孔的形成就需要激光有更高的能量密度。能量密度閾值的高低本質(zhì)上受其合金成分的控制，因此可以通過控制工藝參數(shù)，選擇確定激光功率保證合適的熱輸入量來獲得穩(wěn)定的焊接過程。另外，能量密度閾值一定程度上還受到保護(hù)氣體種類的影響。例如，激光焊接金屬時使用N2氣時可較容易地誘導(dǎo)出小孔,而使用He氣則不能誘導(dǎo)出小孔。這是因?yàn)镹2和Al之間可發(fā)生放熱反應(yīng)，生成的Al-N-O三元化合物提高了對激光吸收率。

當(dāng)工件接陰極，焊條接陽極時，稱為直流反接，此時工件受熱較小，適合焊接薄小工件。采用交流焊機(jī)焊接時，因兩極極性不斷交替變化，故不存在正接或反接問題。

焊前必須將電極與工件以及工件與工件間的接觸表面進(jìn)行清理。

優(yōu)點(diǎn)：1）熔核形成時，始終被塑性環(huán)包圍，熔化金屬與空氣隔絕，冶金過程簡單。2）加熱時間短、熱量集中、故熱影響區(qū)小，變形與應(yīng)力也小，通常在焊后不必安排校正和熱處理工序。3）不需要焊絲、焊條等填充金屬，以及氧、、等焊接材料，焊接成本低。4）操作簡單，易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動化，改善了勞動條件。5）生產(chǎn)率高，且無噪聲及有害氣體，在大批量生產(chǎn)中，可以和其他制造工序一起編到組裝線上。但閃光對焊因有火花噴濺，需要隔離。

缺點(diǎn)：1）目前還缺乏可靠的無損檢測方法，焊接質(zhì)量只能靠工藝試樣和工件的破壞性試驗(yàn)來檢查，以及靠各種監(jiān)控技術(shù)來保證。2）點(diǎn)、縫焊的搭接接頭不僅增加了構(gòu)件的重量，且因在兩板間熔核周圍形成夾角，致使接頭的抗拉強(qiáng)度和疲勞強(qiáng)度較低。3）設(shè)備功率大，機(jī)械化自動化程度較高，使設(shè)備成本較高、維修較困難，并且常用的大功率單相交流焊機(jī)不利于電網(wǎng)的正常運(yùn)行。

適用范圍：在汽車、飛機(jī)、儀器、家電、建筑用的鋼筋、等行業(yè)有廣泛應(yīng)用，適用材料廣泛，只是易氧化金屬的電阻焊焊接性稍差。主要用于焊接厚度小于3mm的薄板組件。各類鋼材、鋁、鎂等有色金屬及其合金、不銹鋼等均可焊接。