激光焊接氣孔產生機理

激光深熔焊過程中容易產生氣孔缺陷，從形成原因的角度可以分為兩類。一類是冶金型氣孔，溫度的降低導致溶于液態金屬氣體的溶解度下降而析出，或因冶金反應產生不溶性氣體，未及時逸出而殘留于焊縫中形成的氣孔，在傳統的熔焊過程中此類氣孔也大量存在，氣孔中氣體的主要成分為氫氣、氮氣、一氧化碳等不溶性氣體[27]；另一類則是工藝型氣孔。焊接過程中，激光束所形成的匙孔處在極為不穩定的狀態，匙孔下部區域易產生坍塌和縮頸，形成包裹氣體的氣泡，同時熔池底部的擾動非常強烈，氣泡進入熔池后未及時上浮而隨焊縫冷卻形成氣孔。

目前小孔坍塌模型被大多數研究人員認同的主要有兩種：Matsunawa和Katayama模型以及Tsukamoto模型。前一種模型認為氣孔是由小孔后壁的凹坑引起的。由于匙孔前壁局部隆起，受到激光輻射后凸起處金屬劇烈蒸發，產生的較大蒸汽壓力作用于匙孔后壁使之形成凹坑，凹陷部位塌陷后形成氣泡，不能逸出熔池形成氣孔。后一種模型從液柱穩定性的角度出發，激光作用下的匙孔細長，當液柱長度大于其斷面周長時液柱失穩，就會發生頸縮現象，液柱在頸縮處被拉斷產生氣泡，由于激光輻射的持續存在，頸縮處被激光照射，產生的金屬蒸汽反作用于頸縮處使之再次張開，匙孔處于頸縮與鼓脹交替的形態。

板式換熱器板片的焊接為非熔透激光焊接，由于激光匙孔沒有穿透板材，焊接產生的工藝型氣泡只能從上表面逸出，從而加大氣泡脫離難度，氣泡殘留在焊縫中的可能性大。此外，非熔透激光焊接的匙孔穩定性遠不如熔透焊，氣孔產生的可能性也大大增加。