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1、第28卷第1期 人 工 晶 體 學(xué) 報(bào)Vol.28No.11999年2月 JOURNALOFSYNTHETICCRYSTALSFebruary,1999金剛石鋸片激光焊接缺陷和斷口分析3夏錦華 殷 聲(北京科技大學(xué),北京100083)葉宏煜 胡恩良(深圳森達(dá)超硬材料公司,北京518000)提要:激光焊接的快速加熱及快速冷卻特性決定了焊縫的成分及組織的不均勻性,由此導(dǎo)致了產(chǎn)生各種焊接缺陷的可能性。本文利用掃描電鏡分析了金剛石鋸片激光焊接過程中出現(xiàn)的主要焊接缺陷,如:氣孔、裂紋、夾雜物。此外,還對抗彎強(qiáng)度試樣的斷口進(jìn)行了分析。關(guān)
2、鍵詞:金剛石、激光焊接、缺陷分析,金剛石鋸片中圖分類號(hào):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 言金剛石鋸片刀頭的激光焊接是80年代出現(xiàn)的新技術(shù),其焊接強(qiáng)度,尤其是高溫強(qiáng)度大大[1]優(yōu)于傳統(tǒng)的釬焊鋸片。由于激光焊接本身的特點(diǎn),焊后常常會(huì)出現(xiàn)一些缺陷。本文分析了鋸片激光焊接出現(xiàn)的缺陷和斷口,對合理選材和制定焊接工藝具有一定的參考價(jià)值?！ ”疚?998年8月23日收到。3本文作者現(xiàn)
5、在北京市電加工研究所工作80人工晶體學(xué)報(bào) 第28卷2 實(shí)驗(yàn)方法將刀頭胎體粉末和過渡層粉末裝入石墨模2具中熱壓,熱壓溫度為900℃,壓力2000N/cm,時(shí)間10min。刀頭胎體材料為45%62623青銅,30%鈷,10%碳化鎢,15%鎳。在刀頭待焊處設(shè)置了約1mm厚的過渡層,過渡層含有Fe、Ni。鋸片基材為40Cr鋼。本實(shí)驗(yàn)采用5kW橫流電激勵(lì)連續(xù)CO2激光器,采用對焊方式,焊接系統(tǒng)Fig.1Schematicdiagramoflaserweldingsystem見圖1所示。3 結(jié)果與討論3.1 氣孔氣孔是激光焊接常見的一種缺
6、陷,即便是致密材料,激光焊接也存在氣孔的問題。焊接鋸片刀頭這類燒結(jié)材料,焊縫中出現(xiàn)氣孔的可能性就更大。試驗(yàn)中氣孔的形成主要有3種原因:(1)低熔點(diǎn)組分的燒損,見圖2a;(2)過渡層孔隙中的氣體,見圖2b;(3)保護(hù)氣體的卷入,見圖2c所示。形成氣孔的機(jī)理是:熔池中的液態(tài)金屬在高溫下溶解了較多氣體,被焊過渡層孔隙中的氣體也隨之進(jìn)入熔池。隨著溫度的下降,氣體溶解度下降,氣體析出。若析出的氣體上浮速度小[2]于熔池的凝固速度,就會(huì)在焊縫內(nèi)形成氣孔。Fig.2Poresintheweldedseams(a)Burninglossoflowmeltingpointm
7、aterials,(b)Diffusionofgasinporesofintermediatelayer,(c)Gasporeinducedbyprotectivegas試驗(yàn)中采取多種措施來消除或減少氣孔。這些措施包括:(1)優(yōu)化熱壓工藝,提高刀頭過渡層的致密度;(2)合理的過渡層成分,過渡層應(yīng)不含有低熔點(diǎn)組分。除此之外,試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)光束偏移量對焊縫中的氣孔有著重要的影響。光束偏移量是指焊接時(shí)激光光斑中心相對于焊接線位置的距離。試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn),當(dāng)光束偏向鋼基側(cè)時(shí),可顯著減少焊縫中的氣孔量,見圖3。第1期 夏錦華等:金剛石鋸片激光焊接缺陷和斷口分
8、析81Fig.3Poresindifferentbeamalign
