激光焊接裂纹产生原因和控制
2021-11-22
裂纹是焊接过程出现的最严重缺陷。裂纹的形成主要是因为在焊接过程中,焊缝由于快速加热与冷却,使之处于复杂的应力状况,因应力集中而产生裂纹。另一个原因是由于成分不均匀和脆硬组织,在焊继内快速凝固过程中,容易萌生裂纹。
裂纹在金刚石锯片焊接中有三种,即:结晶裂纹、液化裂纹和类再热裂纹。结晶裂纹与焊缝区的成分不均匀性有关。焊缝中心区是液相结晶最晚的部分,焊缝两侧的柱状晶交遇于此,同时大量低熔点杂质也堆积于此,形成中心偏析,在一定力学条件下,在这些区域便产生了裂纹。它起源于焊缝底部,然后扩展进入过渡层近缝区。
焊接时,母材熔化后在熔合线处开始结晶凝固成树枝状的一次结晶组织,过渡层-侧的低熔点组分会偏析富集到枝晶界处,形成液化薄膜,在收缩应力的作用下形成裂纹。热裂纹是近缝区中过热奥氏体晶界上微孔串联产生的孔穴型开裂。另外,SEM分析发现在胎体材料与钢基的焊缝熔合线处存在裂纹,消除裂纹的方法一是优化激光焊接工艺参数,二是改善材料的成分,例如在刀头材料中添加一些Mn、Mo、W. Cr等元素,能有效地防止裂纹产生。
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