激光焊接工艺中气孔产生的原因和如何避免

为什么会出现气孔

1.1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(Ar)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Ar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。另外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。

激光熔焊抑制气孔方式

1、通过焊前表面处理方式抑制焊接气孔

焊前表面处理是控制铝合金激光焊缝冶金气孔的有效方法，通常表面处理方法有物理机械清理、化学清理。

经过对比，采用化学方法处理试板表面（金属清洗剂清洗-水洗-碱洗-水洗-酸洗-水洗-干燥）的流程处理最好。其中碱洗用25%NaOH（氢氧化钠）水溶液去除材料表面厚度，酸洗用 20% HNO3（硝酸）+2% HF（氟化氢）水溶液中和残留的碱液。试板表面处理后在24小时内实施焊接，试板处理后停留时间较长时焊前装配再用无水酒精擦拭。

 2、通过焊接工艺参数抑制焊接气孔

焊缝气孔的形成除了与焊件表面处理质量有关，还与焊接工艺参数相关。焊接参数对焊缝气孔的影响主要体现在焊缝熔透情况，即焊缝背宽比对气孔的影响。

通过测试可知，焊缝背宽比R>0.6时可以有效改善焊缝中链状气孔的集中分布，当背宽比R>0.8 时，可以有效改善焊缝中大气孔的存在，并很大程度上消除了焊缝中气孔的残留。

 3、通过正确选择保护气体及流量抑制焊接气孔

保护气体的选用直接影响到焊接的质量、效率及成本，激光焊接过程中，正确的吹入保护气体可以有效减少焊缝气孔。

如上图，采用Ar（氩气）和He（氦气）对焊缝表面进行保护，在铝合金激光焊接过程中，Ar和He对激光的电离程度不同，造成焊缝成形不尽相同。结果可见，选用Ar作为保护气体所得焊缝的气孔率整体少于选用He作为保护气体时焊缝的气孔率。

同时我们也要注意，气流量过小（<10L/min）焊接产生的大量等离子体无法吹走,使得焊接熔池不稳定，气孔形成几率增加。气体流量适中（15L/min左右）等离子体得到有效控制,保护气对溶池起到了很好的防氧化作用,气孔最少。过大的气流量伴随过大的气体压力,使得部分保护气混入溶池内部,使气孔率上升。

受材料本身性能影响，在焊接过程中不能完全避免焊接无气孔现象，只能降低气孔率。