激光焊接技术在粉末冶金材料中的应用.doc

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1、此文档收集于网络，如有侵权，请联系网站删除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，许多工业技术上对材料特殊要求，应用冶铸方法制造的材料已不能满足需要，所以采用粉末冶金方法制取一部分现代工业上应用的材料尤为必要。由于粉末冶金材料具有特殊的性能和制造优点，在某些领域如汽车、飞机、工具刃具制造业中正在取代传统的冶铸材料，随着粉末冶金材料的日益发展，它与其它零件的连接问题显得日益突出，钎焊和凸焊一直是粉末冶金材料连接最常用的方法，但由于结合强度低，热影响区宽，特别不能适合高温及强度要求高的场合[1]，使粉末冶金材料的应用受到限制。 此文档仅供学习

2、与交流此文档收集于网络，如有侵权，请联系网站删除　　在八十年代初期，激光焊以其独特的优点进入粉末冶金材料加工领域。与传统的焊接方法相比，激光焊具有以下特点:深宽比大，焊缝窄，焊缝结合强度高;热影响区小，对周围组织无影响，焊接变形小;可以实现焊接过程自动化，生产效率高。因而在粉末冶金材料加工领域发展较快，典型应用是在金刚石工具制造中。在八十年代初，Mosca就发现CO2激光能很成功的焊接某些P/M材料，当条件选择得当时，焊缝结合强度较高，热影响区很窄，还发现激光焊接的结果对烧结条件很敏感:吸热型气体不适合作激光焊接材料的烧结气氛;在氢气、分解氨和真空中烧结的

3、材料都能成功地应用于激光焊接中[2]。英国的Nimbus金刚石工具公司于1985年底引进激光焊接技术，到目前为止，该公司已投资25万英磅用于开展这种高新技术方法焊接金刚石扇形块。在德国,Dr.FritschSondermaschinenGmbh公司已研究出新的全自动激光焊接方法，用于焊接金刚石钻头和锯片，大大地提高了焊接强度。此外，意大利、日本、比利时也有这方面的报道[3][4][5]。 　　近年来，我国从事这方面的研究工作的单位逐渐增多，如华中理工大学激光加工国家工程研究中心就成功地将激光焊接技术应用于金刚石锯片和钻头的生产中，改变了传统的烧结和钎焊工艺

4、，使连接部位的强度和高温强度大大提高[7]。 　　2激光焊接工艺特点 　　2.1影响焊接质量的主要因素 　　2 1 1材料成份合金元素的含量、种类对焊缝强度、韧性、硬度等力学性能影响很大。烧结低碳钢、烧结Ni和Cu合金、Co合金在一定条件下，均能成功地进行激光焊接。烧结中碳钢采取焊前预热和焊后缓冷的措施也可保证焊接质量，降低裂纹敏感性，图1表示了中碳钢预热和不预热条件下焊缝区的显微硬度分布，预热时硬度降低，接头韧性增加，因为组织由贝氏体和少量的珠光体代替了针状马氏体。 　　2 1 2烧结条件在氢气、分解氨和真空中烧结的材料均能成功的进行激光焊接，在干净的还

5、原性气氛中烧结的材料焊后出现的气孔、孔洞、夹杂和氧化物较小;此外，合适的烧结温度、保温时间、压力及温度-压力曲线也是焊接成功的重要保证。 此文档仅供学习与交流此文档收集于网络，如有侵权，请联系网站删除　　2 1 3孔隙孔隙的数量、形态和分布影响材料的物理性能如热传导率、热膨胀率和淬硬性等，这些物理性能直接影响材料可焊性[1]，使焊接较同成份的冶铸材料相比难度加大。对于激光焊接零件来讲，大量的孔隙会使焊接强度降低甚至焊接过程无法进行。 　　2 1 4密度致密而力学性能好的试样较疏松而力学性能差的试样在相同的条件下有更好的焊接性。低于一定的密度(<6.5g/c

6、m3)的材料几乎不能采用熔化焊的方法进行焊接，因为低的强度和扭转强度不允许材料吸收能量;中等密度(<6.9g/cm3)的材料可以进行熔化焊，但以熔化少量体积的焊接方法如电阻凸焊、摩擦焊为好，焊接成功率较高;高密度(>7.0g/cm3)的烧结材料与冶铸材料几乎有同样的焊接性。密度不仅对焊接强度而且对焊接缺陷特别是气孔影响很大，低于一定密度的烧结材料焊后强度低，气孔多。密度低的材料焊后将有一个大缺口，密度越低，缺口越深，缺口将影响疲劳强度;此外密度对焊接熔深也有影响，在激光功率和焊接速度一定时，密度越大，熔深越浅。图2是激光功率与焊接速度一定时，密度对焊缝收缩

7、性及对熔深的影响，(a)表示了密度对熔深的影响，(b)表示了密度对焊缝收缩性的影响。 　　2 1 5焊前准备工作由于激光光斑很小，所以对间隙配合精度要求较高，对接时一般要求间隙在0.1mm以下，此外为减少气孔等焊接缺陷，焊接部位必须去除氧化皮、油污并进行干燥。图2(b)密度对熔焊缝收缩性的影响 　　2.2主要焊接工艺参数影响 此文档仅供学习与交流此文档收集于网络，如有侵权，请联系网站删除　　焊接质量的主要工艺参数有:激光功率、焊接速度、透镜焦距、聚焦位置、保护气体等。激光功率和焊接速度是影响焊接质量的最主要参数，焊接厚度取决于激光功率，约为功率(kW)的0

8、.7次方，通常功率增大，焊接深度增加;速度增加，熔深变浅，焊缝和热