铍激光焊接中的气缩孔观察与分析_焊接技术

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铍激光焊接中的气缩孔观察与分析

　　采用上述条件，先后焊接了大小不等的铍环并对焊缝气孔形成的规律作了统计分析，结果表明：

铍加Al-Si合金焊接，这两种金属都是化学活性很强的金属，采用钎接焊形式的焊接，两种金属都有不同程度的熔化，因此在焊缝中存在气孔是非真空条件下激光焊接铍常出现的重要缺陷之一。要减少和xx铍激光焊接的气孔或缩孔，其工艺控制因素较多而且特别复杂。目前通过大量实验，确定激光焊接铍的基本参数和条件为：（1）为了屏蔽铍的毒性和防止铍在高温条件下被环境气体氧化，焊接过程是在专用密封箱内完成的。焊接时密封箱内的相对湿度为20%~30%；（2）以氩气作保护在非真空条件下焊接铍，保护气体的流量范围在15~20L/min之间可调；（3）焊接时对焊接件不预热，并采用激光钎接焊；（4）为了抑制焊缝开裂，在焊缝时加了铝硅合金作填充材料，填充材料的厚度约为0.4mm；（5）焊接前对铍及铝硅合金都作了适当的表面处理。 1）大约有20%的焊接件在焊缝的表面和内部都产生气孔；（2）约有30%的焊接件在焊缝的内部产生气孔；（3）几乎所有的焊接件在焊缝的根部都产生气（缩）孔。有的焊缝的气孔出现在焊缝表面的位置，有的在焊缝内部，而气（缩）孔只出现在焊缝的根部。从气孔的形貌来看，有单个气孔、密集型气孔和/或贯穿型气孔。气孔的大小及其分布无规律，显微观察个别气孔的{zd0}尺寸为f 0.49mm。气孔的存在给焊缝带来如下危害：影响焊缝的气密性；减小焊缝的有效面积；气孔的存在会造成应力集中；可能削弱焊缝的强度和轫性等力学性能指标；焊缝根部气缩孔直接影响焊缝的有效熔深。

　　对焊缝中气孔的观察、判断及检测手段有：在铍的激光焊接过程中，采用了

CCD放大和三维图象显微分析系统实行在线测量；利用氦质谱检漏方法对焊缝进xx密性检查；对焊缝分段取样，通过金相显微镜和扫描电子显微镜分析测定焊缝横剖面或纵剖面上气孔的位置、尺寸及形貌；采用工业CT技术，对焊缝进行非破坏性分析，可清晰地再现缺陷的位置及尺寸。

　　{zh1}对气体与金属及合金的作用进行了分析。纯铍与气体相互作用：铍与氧、氮、氢或大气中的其它气体在不同温度下作用，会生成不同的氧化物、氮化物、氢化物或氢氧化物。它们污染焊缝可对缺陷的形成起到助推作用。例如，铍与氧的反应自由能极高，氧化铍中氧的分解压在温度高达

1000℃时也不超过10^-3Pa，所以，铍与氧具有极高的反应亲和力。当温度高于800℃与氧反应是xx有可能出现的。铝表面容易吸附氧、氢及水分早己被人们用实验所证实。铝的氧化膜内还含有1%~4%的水分。铝在660℃以上还严重吸氢。这些都是形成焊接缺陷的根源。合金与气体的相互作用：Be+Al-12Si合金在焊接中经过高温熔化形成合金，其氧化过程应视有合金的内氧化和外氧化两种。从合金元素与氧的亲和力的大小来看，铍与氧的亲和力>铝与氧的亲和力>硅与氧的亲和力。而铝与氧反应形成Al₂O₃对铝熔体具有保护作用。但铍与氧生成的BeO则为疏松组织，对熔体没有任何保护作用。

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