什麼是小孔效應

“小孔效應”常被用於形容電漿弧焊、鐳射深熔焊等施焊過程中出現的一種工藝現象。

在電漿弧焊過程中，由於被壓縮的電漿焰流速度較快，電弧細長而有力且能量集中、溫度高，對大多數金屬在一定厚度範圍內，都可以在熔池前端穿透焊件形成一個小孔，從而得到充分熔透、反面成形均勻的焊縫。我們將這種現象稱為“小孔效應”。

    材料表面發生汽化而形成小孔，孔內金屬蒸汽壓力與四周液體的靜力和表面張力形成動態平衡，鐳射可以通過孔中直射到孔底。這種現象稱為小孔效應。

     小孔的作用和黑體一樣，能將射入的鐳射能量完全吸收，使包圍著這個孔腔的金屬熔化。孔壁外液體的流動和壁層的表面張力與孔腔內連續產生的蒸汽壓力相持並保持動態平衡。

鐳射焊接由於其焊縫深寬比高、熱影響區小以及高的焊接速度而在工業上得到越來越廣泛的應用。

鐳射深熔焊接的本質特徵就是存在著小孔效應。採用高速攝影的方法清晰、完整地觀測了鐳射深熔焊接GG17玻璃時的小孔，實驗研究了離焦量、焊接速度對小孔和熔池形狀、尺寸的影響。

在分層假設的基礎上建立了鐳射深熔焊接小孔效應的傳熱模型，並根據觀測到的小孔形狀和尺寸，用有限元法計算了小孔周圍的溫度場和流場。

實驗與模擬計算結果表明，小孔前沿的溫度梯度比後沿的大焊接熔池中的最大對流速度達到了焊接速度的10倍左右小孔形狀和尺寸的實驗觀測為系統研究鐳射深熔焊接時的小孔效應提供了一種新的方法。