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1、第28卷第1期 人 工 晶 体 学 报Vol.28No.11999年2月 JOURNALOFSYNTHETICCRYSTALSFebruary,1999金刚石锯片激光焊接缺陷和断口分析3夏锦华 殷 声(北京科技大学,北京100083)叶宏煜 胡恩良(深圳森达超硬材料公司,北京518000)提要:激光焊接的快速加热及快速冷却特性决定了焊缝的成分及组织的不均匀性,由此导致了产生各种焊接缺陷的可能性。本文利用扫描电镜分析了金刚石锯片激光焊接过程中出现的主要焊接缺陷,如:气孔、裂纹、夹杂物。此外,还对抗弯强度试样的断口进行了分析。关
2、键词:金刚石、激光焊接、缺陷分析,金刚石锯片中图分类号:TG441.7AnalysisofDefectsandFractureSurfacesofLaserWeldingDiamondSawBlade3XiaJinhuaYinSheng(UniversityofScienceandTechnology,Beijing100083,China)YieHongyueHuEnliang(ShengzhenShengDaSuperhardMaterialsCo.,Shengzhen518000,China)(Received23August1998)Abstrac
3、tDuetothehigherheatingandcoolingspeedsoflaserwelding,bothmicrostructureandcompositionintheweldingseamareinhomogeneous,whichmightgeneratethepossibilitiesofsomekindsofdefects.Thedefectsintheweldedseamofdiamondsawbladebylaserwelding,includingpores,cracksandinclusions,werestudiedbyusi
4、ngSEM.Additionally,thefracturesurfacesofbendingstrengthspecimenwerealsoexplained.Keywords:diamond,laserwelding,defects,diamondsawblade1 引 言金刚石锯片刀头的激光焊接是80年代出现的新技术,其焊接强度,尤其是高温强度大大[1]优于传统的钎焊锯片。由于激光焊接本身的特点,焊后常常会出现一些缺陷。本文分析了锯片激光焊接出现的缺陷和断口,对合理选材和制定焊接工艺具有一定的参考价值。 本文1998年8月23日收到。3本文作者现
5、在北京市电加工研究所工作80人工晶体学报 第28卷2 实验方法将刀头胎体粉末和过渡层粉末装入石墨模2具中热压,热压温度为900℃,压力2000N/cm,时间10min。刀头胎体材料为45%62623青铜,30%钴,10%碳化钨,15%镍。在刀头待焊处设置了约1mm厚的过渡层,过渡层含有Fe、Ni。锯片基材为40Cr钢。本实验采用5kW横流电激励连续CO2激光器,采用对焊方式,焊接系统Fig.1Schematicdiagramoflaserweldingsystem见图1所示。3 结果与讨论3.1 气孔气孔是激光焊接常见的一种缺
6、陷,即便是致密材料,激光焊接也存在气孔的问题。焊接锯片刀头这类烧结材料,焊缝中出现气孔的可能性就更大。试验中气孔的形成主要有3种原因:(1)低熔点组分的烧损,见图2a;(2)过渡层孔隙中的气体,见图2b;(3)保护气体的卷入,见图2c所示。形成气孔的机理是:熔池中的液态金属在高温下溶解了较多气体,被焊过渡层孔隙中的气体也随之进入熔池。随着温度的下降,气体溶解度下降,气体析出。若析出的气体上浮速度小[2]于熔池的凝固速度,就会在焊缝内形成气孔。Fig.2Poresintheweldedseams(a)Burninglossoflowmeltingpointm
7、aterials,(b)Diffusionofgasinporesofintermediatelayer,(c)Gasporeinducedbyprotectivegas试验中采取多种措施来消除或减少气孔。这些措施包括:(1)优化热压工艺,提高刀头过渡层的致密度;(2)合理的过渡层成分,过渡层应不含有低熔点组分。除此之外,试验中发现光束偏移量对焊缝中的气孔有着重要的影响。光束偏移量是指焊接时激光光斑中心相对于焊接线位置的距离。试验中发现,当光束偏向钢基侧时,可显著减少焊缝中的气孔量,见图3。第1期 夏锦华等:金刚石锯片激光焊接缺陷和断口分
8、析81Fig.3Poresindifferentbeamalign
