激光焊接焊縫組織全面分析
發(fā)布時(shí)間：2016-04-07焊接完成后需要對(duì)焊縫進(jìn)行檢測(cè)和分析，以便進(jìn)一步改善焊接工藝，保證焊接成品滿足要求。焊縫的檢測(cè)主要有外觀檢測(cè)、強(qiáng)度檢測(cè)和微觀檢測(cè)等。外觀檢測(cè)觀察焊縫表面是否有孔洞、裂紋、咬邊、未焊透等明顯缺陷；強(qiáng)度檢測(cè)是根據(jù)零件的工作狀態(tài)分別進(jìn)行拉伸、彎曲、硬度、沖擊等試驗(yàn)；微觀檢測(cè)采用金相分析來(lái)研究焊縫的成形、微觀組織、測(cè)試焊接區(qū)的顯微硬度分布等。
激光焊接機(jī)焊接微觀組織分析
焊縫組織由焊縫成分和冷卻速度等因素決定。激光焊接時(shí)，焊縫成分不均勻性決定了其組織有不均勻性，極快的冷卻會(huì)使組織細(xì)化，有助于提高焊縫性能。圖1激光雙面焊接金剛石鋸片的焊縫斷面金相照片。由圖可見(jiàn)，自左至右存在幾個(gè)區(qū)域：刀頭基質(zhì)、熔化區(qū)、熱影響區(qū)、基體物質(zhì)。圖2為刀頭基質(zhì)與熔化區(qū)交界處的掃描電鏡(SEM)照片。由于激光深焙焊接的冷卻速度快，熔化區(qū)內(nèi)為細(xì)密的枝晶組織，熱影響區(qū)內(nèi)存在淬火馬氏體組織。此外，在刀頭基質(zhì)與熔化區(qū)之間，存在一個(gè)約1 0um厚的窄帶。
為進(jìn)一步研究焊縫組織，采用能譜分析(EPMA)測(cè)定了不同區(qū)域內(nèi)Co和Fe的濃度，結(jié)果如圖所示。由圖可見(jiàn)，在熔化區(qū)內(nèi)，Co和Fe的濃度分布相當(dāng)均勻；而在窄帶內(nèi)，從刀尖側(cè)到熔化區(qū)側(cè)，Co濃度急劇下降，F(xiàn)e濃度急劇上升。這是由于在激光焊接熔池內(nèi)，存在著由表面張力梯度驅(qū)動(dòng)的對(duì)流流動(dòng)，且流動(dòng)速度很快（遠(yuǎn)大于焊接速度），所以Co和Fe能得以混合均勻；而在JJ尖基質(zhì)與熔化區(qū)的交界面上則存在一個(gè)熔池流動(dòng)邊界層，流動(dòng)速度很慢，在該層內(nèi)，質(zhì)量傳遞主要是通過(guò)擴(kuò)散來(lái)實(shí)現(xiàn)的，所以Co和Fe的濃度梯度很大。窄帶就是這個(gè)熔池流動(dòng)邊界層固化的結(jié)果。
X射線衍射分析也是分析焊縫顯微組織的一種方法，它能確定焊接金屬的相結(jié)構(gòu)。對(duì)上述試驗(yàn)試件采用晶體單色CuKa靶以50／m的掃描率進(jìn)行X射線衍射分析，表明在焊接金屬中沒(méi)有發(fā)生相位轉(zhuǎn)變。焊接金屬中體心立方晶格峰值強(qiáng)度高于面心立方晶格峰值強(qiáng)度，故激光焊接機(jī)焊接金屬中體心立方晶格是主要相位。這是由于面心立方晶格與體心立方晶格差值所致。根據(jù)上述分析，焊接金屬中主要相是孿晶狀馬氏體無(wú)疑。
