常见金属的激光焊接特性

2021-12-03

一、碳钢焊接

低碳钢和低合金钢都具有较好的焊接性能，但是采用激光焊接时，材料的含碳量(碳当量)不应高于0. 2%。碳钢的激光焊接性能概括起来有以下几点。
(1)含碳量较低的钢焊接性较好,含碳量超过0. 3%，焊接的难度将会增加，且冷裂纹倾向也会加大。
(2)镇静钢和半镇静钢的激光焊接性能较好，,因为材料在浇注前加入了铝、硅等脱氧剂，使得钢中含氧量降到很低的程度。如果钢没有脱氧(如沸腾钢),在焊接时气体逸出过程中形成的气泡就很容易导致气孔的产生。
(3) 如果含硫量高于0.04%或含磷量高于0. 04%，则钢激光焊接时容易产生裂纹。
(4)表面经过渗碳处理的钢由于其表面的含碳量较高，极易在渗碳层产生凝固裂纹和收缩裂纹，通常不用激光焊接。

(5)对于镀锌钢，-般很难采用激光焊接，特别是穿透焊接,因为锌的汽化温度(903C)比钢的熔点(1535 C)低得多，在焊接过程中锌蒸发,产生的蒸气压力使锌蒸气从熔池中大量排出,同时带走部分熔化金属,使焊缝产生严重的气孔。

二、不锈钢焊接

不锈钢的激光焊接性能一般都比较好，不过奥氏体不锈钢Y1Cr18Ni9、1Cr18Nig.Y1Cr18Ni9Se.1Cr18Ni9Ti和0Cr18Ni11Nb等,由于加入硫和硒等元素以提高机械性能，故其凝固裂纹的倾向有所增加。奥氏体不锈钢的导热系数只有碳钢的1/3，吸收率比碳钢高一点。因此，奥氏体不锈钢只能获得比普通碳钢稍微深一点的焊接熔深(深5% ~10%)。激光焊接热输人量小、焊接速度高，非常适合用于Cr-Ni系列不锈钢的焊接。激光焊接铁素体不锈钢时,其韧性和延展性通常比采用其他焊接方法的要高。不锈钢中，马氏体不锈钢的焊接性能差,焊接接头通常硬而脆,并有冷裂纹倾向。在焊接含碳量大于0. 1%的不锈钢时,预热和回火可以降低冷裂纹和脆裂倾向。

三、铜、铝及其合金焊接

铜的不可焊性是因为其中锌的含量超出了激光焊接允许的范围。锌有相对较低的熔点,容易汽化,会导致大量的焊接缺陷，如气孔、虚焊。铝合金的激光焊接需要相对较高的能量密度。这有两方面的原因:一是铝合金的反射率较高;二是铝合金的导热系数很高。LY16、L1-L6和LF21系列的铝合金能够成功地实现激光焊接，且不需要填充金属。但是,许多其他铝合金中含有易挥发的元素，如硅、镁等，因此无论采取哪种激光焊接方法 ，焊缝中都会有很多气孔。而激光焊接纯铝时不存在以上问题。

四、钛及其合金焊接

钛和钛合金很适合激光焊接，可获得高质量、塑性好的焊接接头。但是,钛对氧化很敏感,所以要特别注意接头的清洁和气体保护问题。钛及钛合金对热裂纹是不敏感的，但是焊接时会在热影响区出现延迟裂纹。氢是引起这种裂纹的主要原因。防止这种裂纹，主要是通过减少焊接接头的氢来源来实现，必要时可进行真空退火处理，以减少焊接接头的含氢量。焊接气孔是钛及钛合金焊接时的一个主要问题，消除气孔的主要途径如下。
(1)用高纯度的氩气进行焊接。

(2)焊前对工件接头附近表面,特别是对接端面必须认真进行机械处理，再进行酸洗，然后用清水清洗。