К распространенным дефектам лазерной сварки относятся пористость, трещины, непроплавление, прожоги, брызги металла и вмятины. Причины этих дефектов зависят от множества факторов, включая материалы, параметры оборудования, оснастку и приспособления, защитный газ и состояние заготовки. Поиск и устранение неисправностей должны осуществляться в логической последовательности от внешних факторов к внутренним, от процесса к оборудованию, постепенно выявляя первопричину и повышая выход годной сварки.
Во-первых, проведите предварительный визуальный осмотр, используя увеличительное стекло для оценки состояния поверхности сварного шва. Чрезмерные брызги металла и почернение поверхности указывают на проблему; в первую очередь следует проверить поверхность заготовки. Масло, окалина, гальваническое покрытие и пыль являются частыми факторами, способствующими возникновению дефектов. Для материалов с высокой отражательной способностью, таких как алюминий и медь, оксидный слой может препятствовать поглощению энергии лазера; поэтому перед сваркой необходимо убедиться в адекватности процессов обезжиривания и шлифовки. Одновременно проверьте затяжку инструмента. Чрезмерные зазоры между заготовкой и сварным швом, неплотные зажимы и смещение могут привести к непроплавлению и смещению; Даже мельчайшие зазоры могут напрямую привести к прожогу при сварке тонких пластин.
Во-вторых, проверьте систему защитного газа. Пористость и почернение часто являются не проблемами параметров, а аномальными условиями газа. Проверьте давление в газовом баллоне и трубопроводе на наличие утечек, а также проверьте сопло на наличие засоров или деформаций. Чрезмерный поток воздуха может вызвать турбулентность и попадание воздуха, в то время как недостаточный поток воздуха приводит к неадекватной изоляции. Неправильное расстояние от сопла до заготовки также может снизить защитный эффект воздушной завесы. Определите место дефекта: многочисленные поверхностные поры в сварном шве часто указывают на нарушение работы защитного газа; плотные поры внутри сварного шва указывают на наличие примесей материала или нестабильное образование сквозного отверстия.
Далее, исследуйте параметры процесса. Прожог обычно вызван чрезмерно высокой энергией одиночного импульса или слишком низкой скоростью сварки; отсутствие проплавления часто обусловлено недостаточной энергией, чрезмерной скоростью или отклонением расфокусировки. В импульсном режиме неправильное согласование формы импульса, ширины импульса и пиковой мощности может вызвать термические трещины, такие как чрезмерно быстрый нагрев и большой градиент охлаждения, что приводит к концентрации термических напряжений и растрескиванию. Непрерывная лазерная сварка с резкими колебаниями толщины сварочной ванны легко приводит к образованию пор в виде замочной скважины. Точная настройка мощности и скорости сварки может изменить стабильность сварочной ванны, одновременно проверяя величину расфокусировки; чрезмерная положительная или отрицательная расфокусировка может привести к недостаточной плотности энергии.
Проверка оборудования имеет важное значение. Затухание выходной мощности лазера, смещение оптического пути и загрязнение линз могут вызывать расхождения между фактической выходной энергией и заданными параметрами, что приводит к прерывистому проплавлению и неполным сварным швам. Необходимо проверить наличие следов ожогов на защитных и фокусирующих линзах, искажение лазерного пятна, а для гальванометрической сварки — проверить точность калибровки гальванометра. Неисправности в системе водяного охлаждения могут вызывать нестабильную выходную мощность лазера и периодические дефекты.
Наконец, проводится проверка внутренних дефектов. Если визуального осмотра недостаточно, для обнаружения внутренних трещин и пористости используются капиллярный контроль, металлографическое исследование и рентгеновский контроль. При устранении неполадок, по возможности, следует производить регулировку только одной переменной, изменяя только одно условие за раз, чтобы избежать одновременной регулировки нескольких параметров и невозможности точно определить проблему. Одновременно необходимо регистрировать марку материала, толщину пластины, оснастку, газ и параметры для создания записи о выявленных дефектах. Некоторые материалы, такие как высокоуглеродистая сталь и некоторые литые алюминиевые сплавы, по своей природе обладают плохой свариваемостью и склонны к дефектам даже при оптимальных процессах; поэтому необходимо оценить, подходит ли сам материал для лазерной сварки.