國內外激光焊接機對焊接缺陷處理有何不同

國內外激光焊接機對焊接缺陷處理有何不同

激光焊接機的應用十分大量，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合，在研究原理的同時，還重視與工業設備的結合，積極運用新的產品推動自身的研究，其研究具有很高的實用性。

國內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生匙孔，所以熔池與匙孔的菲涅爾吸收效應決定了焊接的質量。

焊接缺陷伴隨著激光焊接的過程中產生，如圖為激光焊接鍍鋅DP780高強鋼產生的氣孔缺陷。湖南大學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，發現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，在焊接熱敏感性高的材料時，焊縫的內部容易出現裂紋等多種問題。為了穩定焊接過程，許多學者研究了雙焦點激光焊。華中科技大學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定性及熔池內部的流動。

其建立了關于鋁合金雙焦點激光焊接的焊接瞬態熔池及熔池內部流動的耦合模型，采用光線追蹤法建立熱源模型，考慮了菲涅爾吸收效應、蒸汽反沖力及熔池內部流動等影響。研究結果顯示雙焦點激光焊接更加穩定可控，匙孔的波動明顯弱于單激光焊接的方式。

與國外相比，國內的研究針對激光束的光束形態變化方面的研究較少，大多集中于改變激光束的數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制，來減少缺陷的發生。VolppJ等人采用了一種新開發的多焦點光束成形光學元件，該元件可在軸向產生多束腰激光，在附加區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抑制缺陷的潛力。結果表明，在高強度的光照射下，可以有效地減少噴濺的數量，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。