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      激光焊氣孔傾向（以氣孔率為表征）的影響規律，并對氣孔的防止措施進行了探索。結果表明，含氣量較高的2mm厚壓鑄鎂合金激光焊氣孔傾向大于含氣量較低的5厚壓鑄鎂合金。兩種厚度的壓鑄鎂合金激光焊縫氣孔率總體上均隨著激光功率的升高及焊接速度的降低而升高。對于含氣量較低的5mm厚壓鑄鎂合金，雙面施焊及焊后重熔均可顯著降低氣孔率，氣孔率分別降低到24%及25%，但對于含氣量高的2mm厚壓鑄鎂合金，這些措施無法有效降低焊縫氣孔率。

　　0序言鎂合金作為一種輕質結構材料，近年來在汽車和航空工業中的應用迅速增長，而鎂合金在實際應用中必然會采用焊接結構112.鎂合金主要以壓鑄件使用較多，但由于壓鑄鎂合金焊接氣孔問題非常突出3，目前尚無法實現可靠的連接，這必然限制了壓鑄件結構設計的靈活性，同時壓鑄件缺陷的焊補也無法進行。由此看來，壓鑄鎂合金的焊接問題是制約其應用的瓶頸和亟待解決的關鍵問題之一。

　　焊接工藝參數對氣孔率的影響規律對于揭示氣孔產生的機理以及氣孔的防治都非常重要。但目前針對這方面的研究非常少且尚無定論。psr口Zhac等人16 71的研究結果表明，壓鑄鎂合金激光焊接時，隨著激光功率的減小及焊接速度的升高，氣孔率降低，這與Maya等人131的研究存在較大的差異。

　　而且，根據，壓鑄鎂合金薄板含氣量高于厚板（壓鑄時氣體的溶入量及壓鑄工藝參數一定時，板厚度越小，母材單位質量含氣量越高）相應的焊接氣孔傾向也會有所不同，但激光焊工藝參數對不同含氣量的壓鑄鎂合金焊縫氣孔率的影響規律尚不清楚。

　　基于以上情況，文中對激光功率、焊接速度對不同含氣量的壓鑄鎂合金激光焊氣孔傾向（以氣孔率基金項目：國家自然科學基金資助項目（50775124）高等學校博士學科點專向科研基金項目（20060003070）為表征）的影響規律進行了研究，并對氣孔的防止措施進行探索。研究結果對于壓鑄鎂合金激光焊接工藝的制訂、氣孔的防治，以及其它高含氣量材料焊接氣孔的防治均具有一定的價值。

　　1試驗方法2mm和5mm厚的AM50壓鑄鎂合金的化學成分如表1所示。采用美國PRC生產的31W快軸流激光器進行焊接，焊接過程中對熔池進行正面、背面氬氣保護。焊前采用化學和機械方法去除試樣表面的氧化膜，焊接完成后，選取試樣的典型部位截取焊縫橫斷面制作金相試樣，化學浸蝕后在NEDPHT2大型金相顯微鏡下觀察和拍照。基于Mata軟件編程對焊縫橫截面的金相照片進行圖像處理后計算氣孔率。

　　表1AM50鎂合金的化學成分（質量分數，）其它余量2焊接工藝對氣孔率的影響根據，壓鑄鎂合金激光焊氣孔的形成是由于母材中原始高壓小氣孔在液態時膨脹聚集以不同焊接速度下壓鑄鎂合金激光焊縫氣孔率及固溶的原子氫擴散，促使氣泡形核及長大兩方面作用的結果。焊接工藝對氣孔的影響主要是通過對氣泡的形成以及逸出這兩個重要環節的影響而起作用的。而不同含氣量的壓鑄鎂合金控制環節可能會有所不同，焊接工藝對氣孔的影響規律也有可能有所不同。以下將分別對不同含氣量（2mm厚母材含氣量高于5mm厚母材）的壓鑄鎂合金激光焊工藝參數對焊縫氣孔率的影響規律進行研究。

　　21激光功率如所示，含氣量高的2mm厚壓鑄鎂合金激光焊縫氣孔率明顯高于含氣量低的5mm厚壓鑄鎂合金。兩種壓鑄鎂合金激光焊縫氣孔率變化的總體趨勢均是隨著激光功率的增大而升高。這是由于隨著激光功率的增大，金屬的熔化量增大，氣泡膨脹及聚集程度增大；同時，熔池在高溫停留時間長，也有利于原子氫形核及擴散進入現有的氣泡使之長大，這兩方面作用疊加使氣孔率升高。

　　激光功率P/W不同激光功率下壓鑄鎂合金激光焊縫氣孔率雖然熔池停留時間長也有利于氣泡的逸出，但對于激光焊這種快速熔化及凝固過程來說，逸出是薄弱環節。只有當功率非常大（如1 000W）時，熔池存在時間較長，才會導致2mm厚壓鑄鎂合金焊縫氣孔率有一定的下降。對于5mm厚壓鑄鎂合金來說，板厚的增加以及含氣量的降低均使氣泡的逸出環節對氣孔率的影響相比2nm厚壓鑄鎂合金來說有所增大，因此在功率中等時出現了氣孔率的較低值。但總得來說，兩種含氣量的壓鑄鎂合金均在小功率下、熔化量最小時達到氣孔率的最低值。

　　22焊接速度當激光功率不變時，隨著焊接速度的升高，2nm厚壓鑄鎂合金激光焊縫氣孔率明顯降低2今這是由于焊接速度的升高使金屬熔化量減小，氣泡的形成及長大受到抑制。雖然此時氣泡逸出時間縮短，但氣泡的形成及長大環節在氣孔的形成中起主要作用。而對于含氣量較低的5mm厚壓鑄鎂合金，焊接速度的升高對氣孔率的影響相比2mm厚壓鑄鎂合金并不顯著。隨著焊接速度的升高氣孔率存在一定的波動（b這是由于氣泡的逸出環節和氣泡的形成及長大環節共同起作用且相互競爭的結果。兩種含氣量的壓鑄鎂合金均在高焊速下、熔化量最小時得到了最低的氣孔率。

　　23焊接工藝1厚時為32在熱輸入不變的情況下（2 /mm5mm厚時為100/mm）i周整焊接工藝，得到的焊縫橫截面（康明，對于2mm厚壓鑄鎂合金，小功率、低焊速下的焊縫氣孔率明顯低于大功率、高焊速，這是由于激光功率小，激光的吸收利用率低使金屬熔化量小所致。與21節中相似的是，在小功率、高焊速下（1孔率的小幅下降，推測此時氣泡的逸出環節起到了一定的作用。

　　不同焊接工藝下的焊縫氣孔率在文中所采用的工藝參數范圍內，對于2mm厚壓鑄鎂合金，在小功率、低焊速下得到的焊縫氣孔率最低。對于5mm厚壓鑄鎂合金而言，焊接工藝對氣孔率的影響并不顯著，其中小功率、低焊速和大功率、高焊速比中等功率與焊速時對應的氣孔率低一些，應該是因為較低的焊接速度有利于氣泡逸出，而較高的焊接速度抑制了氣泡的形成及長大。

　　綜上所述，調節工藝參數影響的是氣泡的形成及長大環節（體現為金屬的熔化量）和氣泡的逸出環節，而這兩方面是影響氣孔率的主要因素。對于含氣量高的2mm厚壓鑄鎂合金，氣泡形成及長大的影響大于逸出環節的影響，即在二者同時作用時，前者對于氣孔的產生起主導作用。而對于5mm厚壓鑄鎂合金來說，由于其相對低的含氣量以及厚度增加引起的氣泡逸出路徑的延長，使得兩者共同起作用。但總的來說，在小功率、高焊接速度下兩種含氣量的壓鑄鎂合金均對應氣孔率的最低值。

　　3防止焊接氣孔的工藝措施根據第2節中對于壓鑄鎂合金激光焊氣孔影響因素的分析可知，調整焊接工藝參數可以在一定程度上降低氣孔率，但氣孔問題仍十分突出（在保證熔透的情況下，采用優化的工藝條件，2mm厚壓鑄鎂合金激光焊縫氣孔率最低值為18壓鑄鎂合金為11.9%）因此需要探索其它的氣孔防止措施。從影響氣孔產生的兩個方面入手，采取的防止措施包括：（1）創造有利于氣泡逸出的條件，采用焊后重熔給氣泡二次逸出的機會；（2）保證熔透的基礎上盡量抑制氣泡的形成及長大，采用單面不熔透的雙面焊接。

　　31焊后重熔根據，壓鑄鎂合金激光焊氣孔的形成，主要是由于母材中含有大量的氣體。因此從理論上講，只要有足夠的時間促使氣體從熔池中逸出，即可獲得少或無氣孔的焊縫。但對于激光焊接這種快速熔化及凝固的過程來說，氣體很難有充足的時間逸出，但如果采用焊后重熔的方式，使焊縫中的氣體在重新熔化時有二次逸出的機會可能會使氣孔率降低。如所示，2m厚壓鑄鎂合金激光焊縫重熔壓鑄鎂合金重熔前后激光焊縫橫截面形貌后焊縫氣孔率相比不重熔焊縫沒有明顯的降低。推測這是由于重熔雖然可以促使氣體進一步逸出，但同時也促進了氣泡的形成及長大。而對于5厚的壓鑄鎂合金來說，重熔可顯著降低氣孔率，這與其較低的含氣量及大的厚度使氣泡逸出環節在氣孔形成中起的作用增大有關。

　　32雙面焊接從第2節焊接工藝參數對壓鑄鎂合金激光焊縫氣孔率影響的研究結果可知，采用小功率或高焊速施焊在未熔透情況下可得到低的焊縫氣孔率。因此，分別對兩種厚度的壓鑄鎂合金采用小功率單面不熔透的雙面焊接，并與單面熔透焊縫進行比較。

　　總的來說，相比單面熔透焊縫，兩種含氣量的壓鑄鎂合金在采用雙面焊時均可在一定程度上降低焊縫氣孔率雖然對于2mm厚壓鑄鎂合金來說，采用雙面焊接焊縫氣孔率仍保持在較高水平，但相比單面熔透焊縫氣孔率已經有了明顯的降低（從371%降到127%）而5mm厚壓鑄鎂合金采用雙面焊接時，其焊縫氣孔率可降至非常低的水平（25%）這種差別應該與兩種厚度的壓鑄鎂合金含氣量的不同有關。

　　壓鑄鎂合金單面焊及雙面焊時的焊縫氣孔率4結論合金的激光焊接氣孔傾向大，在優化的焊接工藝條件下得到的熔透焊縫中，含氣量高的2mm厚壓鑄鎂合金氣孔率最低值為188%，含氣量較低的5厚壓鑄鎂合金氣孔率最低值為11.兩種厚度的壓鑄鎂合金激光焊縫氣孔率總體上均隨著激光功率的升高及焊接速度的降低而升高。原因是激光功率的增大及焊接速度的降低導致了金屬的熔化量增大。