激光焊接機相對傳統焊接設備，具有焊接快、焊縫美觀、熱影響區域小，操作簡單等優點，但不可避免，在激光焊接機工作過程中可能會出現的一些焊接瑕疵，例如焊縫表面出現凸起的現象，對于這種現象的產生，經研究分析主要由以下幾個因素造成的。

    1、材料熱膨脹及熱應力的影響

在激光束的快速加熱情況下，工件迅速受熱升溫，體積發生膨脹。由于激光束加熱集中，在激光作用的周圍區域溫度升高不是很大，激光作用區材料受熱膨脹受到周圍較冷部分基體的阻礙，在該區域形成壓應力，同時被焊板材發生輕微的向下彎曲變形。盡管此應力與其他焊接方法相比是微不足道的，但它是表面凸起的主要影響因素之一。當激光束繼續作用，工件上表面溫度繼續升高，壓應力增大。與此同時，材料的屈服極限隨溫度升高而下降。到一定階段，材料屈服極限小于周圍的壓應力數值，熔池上表面附近材料發生屈服變形，并產生堆積。在激光束移動到下一區域后，先前發生堆積部分溫度迅速下降而冷凝，凝固后的表面保持了凝固前彎曲的堆積形貌，從而形成了焊縫表面的凸起。在焊縫及附近區域發生的變形也保留了下來，附近各點已不能完全恢復到激光作用前的位置，從而要在工件上部形成新的殘余拉應

力。

    2、熔池表面熔體的流動

激光焊接過程中，熔池受到各種復雜外在因素的影響，造成表面熔體的流動，這客觀上對于表面凸起有著很重要的影響。對于熔池表面熔體的運動，至今已有多種假說。Anthony T.R和Cline H.E在1977年提出，熔池中心與四周的很大溫差形成的表面張力差提供了熔池內熔體對流的驅動力，此對流造成表面粗糙不平。1978年S.M.Copley等在透明三環茨烯(Camphene Tricycline),上用電阻絲加熱觀察到了熔池的對流和表面波紋狀凸起的過程，他們考慮了在熱源移動時，前沿和后沿形成一定的熔池液體位能差，當前沿達到一定壓力差后向后沿流動，在已開始凝固而略為下傾的后沿界面前產生液體凸起，在冷凝后保留下來。這個過程中考慮了有回流和無回流兩種情況(與界面能有關)。Moore和Weinman在1978年提出了蒸汽壓力說，認為在熱源功率密度很高時，作用于金屬表面及其上空的金屬蒸汽和空氣形成等離子體，受熱膨脹，對熔池表面形成蒸汽壓力。在壓力作用下熔池前沿的液體流向后方，造成兩側下凹、中間隆起的形狀。同時，由于激光功率的變動或激光與熔池耦合也造成熔體流動。1983年I.C.Hawkes等認為熔池在壓力作用下產生弓形波，使接受.激光的液面斜率有變化，使吸收功率密度下降，反射率提高，引起熔池對激光吸收率的波動，能夠產生間斷性熔化和表面波紋狀凸起。這幾種說法都有一-定道理，在實際激光焊接過程中，因熔池熔體流動造成表面凸起是.上述因素綜合影響的結果。一般研究認為，熔池表面熔體的流動主要受表面張力梯度、小孔效應、金屬材料蒸發及氣體電離產生的等離子體熱噴發、保護氣流及輔助氣流的沖擊等的影響。

    3、組織的變化

激光焊接時，材料受熱形成液態熔池，然后冷凝形成焊縫，組織有很大的差異。由于不同組織的密度不一樣，焊縫體積會發生變化，這往往會對焊縫表面凸起造成影響。由于激光束高能量密度及集中加熱，使得材料的升溫和冷卻速度極快，-般激光焊接后會形成條狀的馬氏體組織和貝氏體組織。經試驗研究發現，材料相變體積的變化量與材料的含碳量有很大關系，對一般中低碳鋼，相變體積變化占總凸起量的1/8~1 /4左右，對于高碳鋼則會更高，在焊接時往往不能忽略這個因素。

    在實際的焊接過程中，若表面凸起較為嚴重，將在焊縫表面形成縱向呈魚鱗狀的凸起帶，稱為“魚鱗紋”。它對于激光焊接表面的質量是不利的，針對其產生根源，對板材局部施壓，調節激光能量及施加方式，可以對凸起加以改善。而在板材對接焊中，卻可以利用表面凸起現象，在板材之間預留一道寬度適中的狹縫，在焊后可以得到表面齊平的焊道。

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