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金屬焊接加工產生的氣孔問題
金屬的種類有很多,其產生的氣孔各有所不同,但通常都離不同以下幾類氣孔。
1)保護氣體產生的氣孔。在高能激光焊接金屬的過程中,由于熔池底部小孔前沿金屬的強烈蒸發(fā),使保護氣體被卷入熔池形成氣泡,當氣泡來不及逸出而殘留在固態(tài)金屬中即成為氣孔。
2)小孔塌陷產生的氣孔。在激光焊接過程中,當表面張力大于蒸氣壓力時,小孔將不能維持穩(wěn)定而塌陷,金屬來不及填充就形成了孔洞。對減少或避免金屬激光焊接中的氣孔缺陷也有很多實際措施,如調整激光功率波形,減少小孔不穩(wěn)定塌陷,改變光束焦點高度和傾斜照射,在焊接過程時施加電磁經場作用以及在真空中進行焊接等。近幾年來,又出現(xiàn)了采用填絲或預置合金粉未、復合熱源和雙焦點技術來減少氣孔產生的工藝,有不錯的效果。
3)氫氣孔。金屬在有氫的環(huán)境中熔化后,其內部的含氫量可達到0.69ml/100g以上。但凝固以后,其平衡狀態(tài)下的溶氫能力只有0.036ml/100g,兩者相差近20倍。因此,在由液態(tài)向固態(tài)轉變的過程中,液態(tài)鋁中多余的氫氣必定要析出。如果析出的氫不能順利上浮逸出,就會聚集成氣泡殘留在固態(tài)金屬成為氣孔。
焊接冶金過程
在電弧焊過程中,液態(tài)金屬、熔渣和氣體三者相互作用,是金屬再冶煉的過程。但由于焊接條件的特殊性,焊接化學冶金過程又有著與一般冶煉過程不同的特點。
首先:
焊接冶金溫度高,相界大,反應速度快,當電弧中有空氣侵入時,液態(tài)金屬會發(fā)生強烈的氧化、氮化反應,還有大量金屬蒸發(fā),而空氣中的水分以及工件和焊接材料中的油、銹、水在電弧高溫下分解出的氫原子可溶入液態(tài)金屬中,導致接頭塑性和韌度降低(氫脆),以至產生裂紋。
其次:
焊接熔池小,冷卻快,使各種冶金反應難以達到平衡狀態(tài),焊縫中化學成分不均勻,且熔池中氣體、氧化物等來不及浮出,容易形成氣孔、夾渣等缺陷,甚至產生裂紋。