焊接速度对焊缝形状和保护状态的影响

焊接速度对焊接过程的影响可以用式（4.2）的热平衡等式进行描述。然而，除了这些主要的影响因素外，对焊接过程也有其他影响。首先，焊接速度的变化会对焊缝产生影响；其次，在高速焊接时，焊缝区的保护也是一个问题。

4.4.5.1 焊接速度对熔池和焊缝形状的影响

随着焊接速度的增加，焊接熔池的流动方式和尺寸会发生改变。通常情况下，激光匙孔焊接熔池的流动情况如图4.4～图4.8所示。在低速焊接时，熔池大而宽，而且会产生塌陷，如图4.19d所示。此时，熔池金属的重力太大，表面张力难以维持住焊缝中心的熔池金属，而从焊缝中心位置滴落或下沉，在表面形成凹坑，Matsunawa描述了具体细节^[20]。高速焊接时，匙孔尾部原朝向焊缝中心强烈流动的液态金属由于来不及重新分布，便在焊缝两侧凝固，形成咬边缺陷，如图4.19b所示。如果激光功率足够高以及形成的熔池足够大，则高速焊接同样容易在焊缝两侧留下轻微的咬边，但在焊波的中心会产生一定的压力，这种压力是表面张力和熔池波纹曲率的函数^[20]。这将导致沿熔池方向的压力不稳定，高曲率区域的液态金属流向低曲率区域，形成褶皱，凝固后形成大的凹凸状焊道，如图4.19c所示。在讨论的范围内，表面张力γ和曲率半径r、压力p之间的关系为

p=γ/r² （4.3）

存在一个中间区域，在这个区域既有咬边又有中间凸起的缺陷。Albright和Chiang^[21]对某种合金采用图示法给出了各类缺陷的范围，如图4.20所示。

图4.19 通常焊缝形状随焊接速度不同而变化(www.xing528.com)

a）正常/好 b）咬边 c）隆起（纵剖面） d）塌陷

图4.20 焊缝形状与焊接速度和激光功率之间的关系^[15]

4.4.5.2 焊接速度对保护状态的影响

焊接速度越快，焊接熔池就越小。然而，随着速度的增加，高温金属迅速扩展到焊接位置以外，为避免环境气体对焊缝的污染，在高速焊接时最好增加对熔池的拖动保护。