长型的匙孔则有利于气泡的溢出避免气孔缺陷的产生[12,14]。研究者还发现采用双光束时,有利于改善表面成型,抑制凹坑和飞溅等缺陷。2003年美国学者J.Hu和H.L.Tsai等人研究了激光采用双光束时小孔的动态行为[17]。提出了有效的数学模型进行了热传导和流体流动的计算,从而分析了小孔熔池的动态行为,成功地预测了Coste[15,16]和Fabbro[18]所观察到的卵型熔池形状,如图1-5所示。他们指出两光束的相互作用加速了熔池内液体的流动,双光束的间距对焊点成型和焊接工艺的稳定起着十分重要的作用,随着间距的增加熔池在双光束中心连线的方向上不断增长,而在垂直中心连线的方向上则先增长,然后呈下降的趋势,为双光束和多光束的在工业中的应用起到了很好的指导作用。a)熔池的截面图?b)熔池的顶视图图1-5双光束作用下的熔池形态[15]K.GIRARD[19]等人在2000年以钽为焊接材料,对激光点焊过程中的气孔现象做了细致的研究,分别指出了小气孔(≤250μm)与大气孔的不同形成过程,并建立了数学模型。研究结果表明小气孔的形成主要是因为在熔池中溶解的气体,在冷却过程中析出形成气泡,由于密度的差异而上浮,但是上浮的时间如果很大的话,就无法在熔池凝固之前排出,也就形成了小气孔;大气孔则是在激光脉冲停止时,熔池金属来不及完全回填,在熔池底部形成了不规则的大气孔。Liu[20]和Bransch[21]于1993年和1994年对点焊过程中产生的凹坑和气孔缺陷进行了细致的研究。研究中发现随着脉冲时间的延长焊点和缺陷的面积都呈增加的趋势,凹坑在短脉冲时比较的严重,而此时却没有气孔的出现,如图1-6a)。研究中还发现激光的功率密度对凹坑具有十分显著的影响,如图1-7中b)所示,当功率密度增加时凹坑缺陷急剧增加。作者提出这主要是因为在功率密度增加时,熔池金属的蒸发和飞溅现象严重,促使了凹坑的出现。
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