yg18硬质合金激光焊接性能研究

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1、YG18硬质合金激光焊接性能研究

2、第1硬质合金根据Co含量的不同，划分为不同的牌号，YG18是一种含钻量较高的烧结硬质合金。钻含量的提高使其相对于低含钻量的硬质合金而言，一方面在治金性能上表现出更多的金属性，另一方面，其焊接性能也获得了一定程度的改善.在工业中常常要求将不同牌号的硬质合金结合在一起，如在石油勘探中，钻头就是由YG18硬质合金为基体，钎焊多个YG8硬质合金刀头而成。由于新型钻头的硬质合金刀头切削端表层含有一层聚晶金刚石材料，焊接过程不允许刀头过热造成聚晶金刚石材料的破坏。而目前钎焊采用的加热方式功率密度较低，难以保证在

3、满足上述条件的同时获得具有足够结合强度的焊缝。高功率工业激光器的聚焦激光束提供了极高的功率密度及局部快速加热、冷却的条件，有利于实现特殊材料之间的焊接。因此采用激光对不同牌号、不同成分的硬质合金进行焊接实验，并了解它们的焊接性能就具有重要的意义。以前对含钻较低的YG8硬质合金的激光焊接，以铜为填充材料，采用激光热导焊模式，获得了很好的激光钎焊接头。在此基础上，本文采用激光作为焊接热源，以铜为填充材料，对YG18硬质合金进行激光焊接实验。实验条件实验采用3k00+TEM01)和C数控机床。选用厚度为17mm的YG18硬质合金为母材，紫

4、铜为填充材料，焊接过程中使用专用夹具将焊接试样固定在保护腔内，采用Ar气作为保护气体。在焊接实验之后，使用CSM-950扫描电镜(配TN5402能谱仪)，进行硬质合金的钎焊接头形貌的分析。实验结果在热导焊实验时，在较低的激光输出功率(G700/min)条件下，钎料及焊缝两侧的硬质合金基体较为均匀地受热，既没有产生温度过高的硬质合金熔化的区域，也避免了Cu的汽化、蒸发，熔化的铜有相对充足的时间来润湿硬质合金。图1是YG18硬质合金激光钎焊接头的电子显微形貌。中部为Cu层，两侧为硬质合金，在二者之间形成了很好的钎接接头，在整个焊缝的范围

5、内，都形成了与此相似的钎焊缝。可见，作为填充材料的铜能够完全润湿硬质合金。扫描电镜较高放大倍数下观察发现，由于C。和Cu的适度熔化，使少量的颗粒状WC扩散到Cu层中。图2和图3分别是钎焊缝两侧的显微组织，其中颜色较深的部分是Cu层，通过对它的微区成分分析(图4)可以确定在其中弥散分布的是WC颗粒，这一部分WC颗粒在溶入到Cu液的过程中，发生了边界和尖角的部分溶解，从而形成了WC颗粒与Cu钎焊层界面上良好的冶金结合。硬质合金根据Co含量的不同，划分为不同的牌号，YG18是一种含钻量较高的烧结硬质合金。钻含量的提高使其相对于低含钻量的硬

6、质合金而言，一方面在治金性能上表现出更多的金属性，另一方面，其焊接性能也获得了一定程度的改善.在工业中常常要求将不同牌号的硬质合金结合在一起，如在石油勘探中，钻头就是由YG18硬质合金为基体，钎焊多个YG8硬质合金刀头而成。由于新型钻头的硬质合金刀头切削端表层含有一层聚晶金刚石材料，焊接过程不允许刀头过热造成聚晶金刚石材料的破坏。而目前钎焊采用的加热方式功率密度较低，难以保证在满足上述条件的同时获得具有足够结合强度的焊缝。高功率工业激光器的聚焦激光束提供了极高的功率密度及局部快速加热、冷却的条件，有利于实现特殊材料之间的焊接。因此采

7、用激光对不同牌号、不同成分的硬质合金进行焊接实验，并了解它们的焊接性能就具有重要的意义。以前对含钻较低的YG8硬质合金的激光焊接，以铜为填充材料，采用激光热导焊模式，获得了很好的激光钎焊接头。在此基础上，本文采用激光作为焊接热源，以铜为填充材料，对YG18硬质合金进行激光焊接实验。实验条件实验采用3k00+TEM01)和C数控机床。选用厚度为17mm的YG18硬质合金为母材，紫铜为填充材料，焊接过程中使用专用夹具将焊接试样固定在保护腔内，采用Ar气作为保护气体。在焊接实验之后，使用CSM-950扫描电镜(配TN5402能谱仪)，进行

8、硬质合金的钎焊接头形貌的分析。实验结果在热导焊实验时，在较低的激光输出功率(G700/min)条件下，钎料及焊缝两侧的硬质合金基体较为均匀地受热，既没有产生温度过高的硬质合金熔化的区域，也避免了Cu的汽化、蒸发，熔化的铜有相对充足的时间来润湿硬质合金。图1是YG18硬质合金激光钎焊接头的电子显微形貌。中部为Cu层，两侧为硬质合金，在二者之间形成了很好的钎接接头，在整个焊缝的范围内，都形成了与此相似的钎焊缝。可见，作为填充材料的铜能够完全润湿硬质合金。扫描电镜较高放大倍数下观察发现，由于C。和Cu的适度熔化，使少量的颗粒状WC扩散到C

9、u层中。图2和图3分别是钎焊缝两侧的显微组织，其中颜色较深的部分是Cu层，通过对它的微区成分分析(图4)可以确定在其中弥散分布的是WC颗粒，这一部分WC颗粒在溶入到Cu液的过程中，发生了边界和尖角的部分溶解，从而形成了WC颗粒与Cu钎