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。通过熔炼方法制造的材料已不能满足需求，因此特别需要使用粉末冶金来制备一些用于现代工业应用的材料。由于粉末冶金材料的特殊性能和制造优势，传统的冶金材料已在汽车，飞机，工具和切削工具制造等领域被取代。随着粉末冶金材料的日益发展，其与其他零件的连接问题日益突出。钎焊和凸焊一直是粉末冶金材料最常用的方法。然而，由于低的结合强度和宽的热影响区，它特别不适用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。与传统的焊接方法相比，激光焊接具有以下特征：深宽比大，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，焊接自动化处理。高生产率。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。如果适当选择条件，则焊接接头强度高，热影响区非常狭窄。还发现激光焊接结果对烧结有负面影响。条件非常敏感：吸热气体不适用于激光焊接材料的烧结气氛，并且在氢气，分解的氨气和真空中烧结的材料可以成功用于激光焊接[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用于焊接金刚石行业的高科技方法。在德国，FritschSondermaschinenGmbh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，从而大大提高了焊接强度。另外，意大利，日本和比利时也对此进行了报道[3] [4] [5]。近年来，中国逐渐增加了从事该领域研究的单位数量。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材料成分和合金元素的含量和类型对焊接强度，韧性和硬度等机械性能有很大的影响。在某些条件下，烧结的低碳钢，Ni和Cu合金以及Co合金可以成功地进行激光焊接。烧结的中碳钢焊接后的预焊接和缓慢冷却也可以确保焊接质量并降低裂纹敏感性。图1显示了在中碳钢预热和未预热条件下焊接区的显微硬度分布。在预热过程中，由于组织被贝氏体和少量的珠光体替代了针状马氏体，因此硬度降低，接头韧性提高。 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。烧结后的材料在干净的还原气氛中具有较少的气孔，气孔，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，形状和分布会影响材料的物理性质，例如导热率，热膨胀率和硬质合金能力。这些物理性质直接影响材料的可焊性，从而使焊接比熔化相同成分的材料更加困难。对于激光焊接零件，大量的空隙会降低焊接强度，甚至无法进行焊接工艺。