激光焊接技术在粉末冶金材料中的应用

随着科学技术的不断发展，许多工业技术对材料都有特殊的要求，而采用熔炼法生产的材料已不能满足需要。因此，特别有必要使用粉末冶金来生产现代工业中使用的部分材料。由于其特殊的性能和制造优势，粉末冶金材料正在某些领域（例如汽车，飞机和工具制造）取代传统的冶炼和铸造材料。随着粉末冶金材料的不断发展，其与其他零件的连接日益突出。钎焊和凸焊一直是连接粉末冶金材料的最常用方法。然而，由于低的结合强度和宽的热影响区，它们并不特别适合于高温和高强度的要求，这限制了粉末冶金材料的应用。 。在1980年代初期，激光焊接凭借其独特的优势进入了粉末冶金材料加工领域。与传统焊接方法相比，激光焊接具有以下特点：长径比大，焊缝窄，焊缝强度高，热影响区小，对周围组织无影响，焊接变形小，可实现焊接工艺自动化，生产率高。 。因此，它在粉末冶金材料加工领域迅速发展，其典型应用是在金刚石工具的制造中。在1980年代初期，Mosca发现CO2激光可以成功地焊接某些P / M材料。当选择条件时，焊接接头强度高，热影响区非常狭窄，并且还发现激光焊接的结果是烧结的。条件非常敏感：吸热气体不适合激光焊接材料的烧结气氛。在氢气，分解的氨气和真空中烧结的材料可以成功地用于激光焊接[2]。英国Nimbus金刚石工具公司于1985年底引入了激光焊接技术。迄今为止，该公司已投资25万英镑开发了这种高科技方法，用于焊接金刚石扇形块。在德国，Fritsch Sondermaschinen GmbH博士开发了一种新型的全自动激光焊接方法，用于焊接金刚石钻头和锯片，极大地提高了焊接强度。此外，意大利，日本和比利时在这方面也有报告[3] [4] [5]。近年来，从事该领域研究的单位数量逐渐增加。例如，华中科技大学国家激光加工工程研究中心已经成功地将激光焊接技术应用于金刚石锯片和钻头的生产，从而改变了传统的烧结和钎焊技术。焊接过程大大提高了连接零件的强度和高温强度[7]。激光焊接工艺的特点1影响焊接质量的主要因素1.1材料成分的合金元素的含量和种类对​​焊接强度，韧性和硬度等机械性能有很大的影响。烧结的低碳钢，Ni和Cu合金以及Co合金可以在一定条件下成功地进行激光焊接。烧结前中碳碳钢的焊接前预热和焊接后的缓慢冷却也可以确保焊接质量并降低裂纹敏感性。图1显示了中碳钢在预热和不预热条件下焊缝区的显微硬度分布。由于在结构中用贝氏体代替了针状马氏体和少量的马氏体，因此在预热过程中硬度降低，接头韧性提高。珠光体。 1.2烧结条件在氢气，分解的氨气和真空中烧结的材料可以成功地进行激光焊接。在干净的还原性气氛中烧结的材料在焊接后具有较少的孔，孔，夹杂物和氧化物。另外，合适的烧结温度，保温时间，压力和温度-压力曲线也是成功焊接的重要保证。 1.3孔的数量，形态和分布会影响材料的物理性能，例如导热系数，热膨胀率和淬透性。这些物理性质直接影响材料的可焊性，从而比具有相同成分的材料熔化更难于焊接。对于激光焊接零件，大量的气孔会降低焊接强度，甚至无法进行焊接过程。