激光熔覆过程中产生气孔的原因主要包括以下几个方面:
保护不良:
在焊接过程中,如果保护气体(如氩气或氮气)供应不足或保护气体被污染,会导致熔池中的气体含量增加,从而在金属冷却凝固时形成气泡,这些气泡若不能及时逸出,就会形成气孔。
氮气溶解度差异:
氮在液态铁中的溶解度远低于在固态铁中的溶解度。当熔池金属冷却到开始结晶时,氮的溶解度会突然大幅下降,导致大量气体析出形成气泡。如果这些气泡的上浮速度小于金属结晶速度,就会在焊缝中形成气孔。
激光焊接小孔内部不稳定振动:
小孔内部的不稳定振动和剧烈流动会导致金属蒸汽向外喷发,形成蒸汽涡流。这些涡流会将保护气体卷入小孔底部,并随着小孔向前移动,以气泡形式进入熔池,最终导致气孔的形成。
激光功率过大或过小:
激光功率过大时,熔化的金属量增多,熔覆层深度增加,周围的液体金属剧烈波动,动态凝固结晶,可能使气孔数量减少甚至消除。然而,当激光功率过小时,仅表面涂层融化,基体未熔,可能导致熔覆层表面出现局部起球、空洞等现象。
焊接参数不合适:
焊接功率、速度、焊缝几何形状等参数不合适,容易导致焊接区域温度不均匀,从而产生气孔。
材料表面处理不当:
如果焊接材料表面存在氧化物、油脂等杂质,这些杂质在焊接过程中会产生气体,导致气孔的形成。
气体污染:
焊接区域周围存在氧化物、油脂、水分等杂质,这些杂质在焊接过程中会产生气体,导致气孔的产生。
综上所述,激光熔覆过程中产生气孔的原因多种多样,需要从保护气体的供应与污染、激光功率的控制、焊接参数的优化、材料表面处理等方面进行综合管理和控制,以减少气孔的产生,提高焊接质量。