激光焊接技术在粉末冶金材料中的应用

321 编辑：中冶有色技术网来源：杨望虎

2024-03-12 10:56:53

摘要：随着工业技术的进步和发展,应用冶铸方法制造的材料需求也越来越大,采用粉末冶金进行材料的提取也逐渐被人们所熟悉。粉末冶金具有一定的特殊性,其在汽车、飞机、交通等制造业中有着重要的应用和影响,并慢慢取替了传统的冶铸材料。激光焊接技术与传统的钎焊和凸焊相对,焊合轻度比较好,而且热影响范围小,这是对于粉末冶金材料是一个全新的突破和击破点。本文就激光焊接技术在粉末冶金材料中的应用进行分析探究。

关键词：激光焊接技术,粉末冶金材料,应用,分析

社会科技的跳跃式发展,高科技的应用范围越来越广泛,对加工所需的原材料要求也越来越高,传统的冶金材料已不能满足现在的实际需求,在这种环境下粉末冶金技术应用而生。激光焊接技术以其独特的优势与粉末冶金材料进行了结合,这两者之间结合应用能够补充传统焊接方式各个方面存在的不足,有效提升焊的效率,实现了粉末冶金材料焊接过程的自动化。

一、激光焊接技术在粉末金属材料中应用的优势

激光焊接技术是一种熔融焊接技术,是以激光束为能源动力,在其冲击下焊接件达到焊接的一种技术。激光焊接技术深度和宽度都比较大,而且焊接的缝隙比较窄,焊接的结合强度高,受到的热影响范围比较小,因此对于粉末冶金材料都有很大的帮助。粉末冶金是提取金属粉末或使用金属粉末作为原材料,经过一系列的成形和烧铸,制造出来的金属复合材料及其他类型的工艺品,因此粉末冶金是包括制作粉末和制作工艺品两种。

激光焊接技术与粉末冶金材料的完美结合,能够很好地制作出一些具有高温和高强度要求的零部件。激光焊接技术提高了焊接的强度和粘合度,改变了传统的钎焊和凸焊工艺,让部件之间的质量也有很大的提高。粉末冶金材料在激光焊接技术中的使用下发生了具体改变的例子也很多,具有代表性和经典的例子就是金刚石工具制造的应用。

二、激光焊接技术在粉末金属材料中应用的难题

虽然激光焊接技术对于粉末金属材料的应用有很明显的优势和好处,但是在使用过程中,仍发现不少的问题。首先,激光焊接技术会因不同的焊接材料,产生不同的影响和效果。例如,低碳钢烧结材料、烧结 Ni材料和 Cu 合金、Co 合金,这些金属材料在适合的条件下,都是可以成功运用激光焊接进行焊缝。其次,烧结中碳钢的焊前预热和焊后缓冷的焊接措施,都能够很好地保证焊接的质量,并且很好地控住裂纹敏感性。其次是孔隙分布和数量等不同,会影响到激光焊接技术在实际中应用效果。随着孔隙数量的不断增多,会在一定程度上导致焊接强度变低,严重的会导致影响激光焊接过程中无法顺利进行。其次烧结条件。在真空、分解氨、氢气中烧结的粉末冶金材料大多数情况下都能在激光焊接技术中取得良好的焊接效果,而在纯净的还原性气体中烧结的材料,若使用激光焊接技术通常情况下,会出现较多的孔洞、气孔等,还有,烧结的温度、烧结的压力及烧结的时间等也会影响激光焊接技术在粉末冶金材料中的焊接效果。

三、激光焊接技术在粉末金属材料中应用的分析

1.从当前激光焊接技术在粉末冶金材料焊接中的应用实例中,影响焊接效果的因素也是很多的,例如气体的浓度、聚焦的位置、透镜焦距、焊接速度、激光功率等等,而影响最大的分别是焊接的速度和激光功率,如果激光功率决定了其可以焊接的实际厚度,通常情况下,厚度是激光功率的 0.7 次方,也就是随着激光功率的增加,其实际的焊接厚度会增加,但是随着焊接速度的提升,焊接过程中的熔深就变浅,热影响区域就会变窄,生产数量会提升。但是随着焊接功率、焊接速度的逐渐提升,出现孔洞、气孔的概率会不断增加。激光焊接技术在粉末冶金材料焊接的过程中,实际的焊接透镜焦距受到输出激光光斑的影响,通常状况下,随着光斑直径的改变增加,透镜的焦距会有一定的改变增加,但两者之间存在一定的匹配值。若粉末冶金材料所需焊接深度的逐渐加深,整个透镜的焦距就会逐渐增长,焦距较短的透镜,对于焦距的总体要求就会越高,并且容易导致在焊接粉末冶金材料时出现飞溅的状况,带来的透镜污染程度会逐渐增加。从目前激光焊接技术在国内粉末冶金材料的实际应用情况观察,透镜聚焦光学系统在焊接过程中应用比较普遍,随着激光光束的增加,会导致透镜焦点出现漂移,能影响到粉末材料的质量与焊接成型效果。而在国外使用激光焊接技术在对粉末冶金材料进行焊接时,大多采用的为反射镜聚焦光学系统,该种系统在具体使用过程中,因为冷却的效果比较好,提升了它的热稳定性。激光焦点在工件下方特定位置,大约是在板厚的1/3的位置才能最大值地完成要求的焊接深度,而对于金刚石圆锯片,其焊接深度的最佳位置应该是靠近集体侧偏移大约0.1～0.2mm的位置上。当使用激光焊接技术进行粉末冶金材料焊接的时候,应使用保护气,使用保护气主要是针对聚焦透镜来进行保护,防止出现焊缝过度氧化的状况。此外,激光焊接技术在粉末冶金材料应用过程中,还应当做好对焊接材料的质量检验,首先外观检验要合格,对于焊接之后外表是否出现未焊接、咬边、裂纹、孔洞等现象,防止出现外观缺陷。同时,还可以进行无损检验,通常情况下,可使用超声波、射线、渗透探伤法等等,对焊接之后的成品进行检验,检查内部是否出现损伤。

2.激光焊接工艺及粉末冶金材料的选取也比一般的冶铸材料难度系数大,此外激光焊接焊缝强度虽然传统焊接高,在使用过程中,激光焊接技术对工具的使用、配合度、前期准备工作都有比较高的要求和规定。激光焊接技术的运营成本主要是激光器的价格和好坏,其一次性投资也是比较大的,所以使用过程中会因为激光器受到一定的限制。

四、结语

激光焊接技术具有其他焊接技术没有的特别之处,因而被粉末冶金材料所青睐,并为粉末冶金材料的应用和创造开辟了新的可能性和新的路径,在提高生产效率的同时,降低了技术成本,并且进一步提升了产品的竞争力。激光焊接技术是一种很好的技术运用,保证了焊缝的质量和结合度,也提高了生产的效率。通过以激光焊接工艺、材料和焊接过程的问题为基础进行分析,希望能够找出更多的可能性和技术。因此,在进行粉末冶金材料焊接的过程中,技术人员应当全面掌握激光焊接技术的技术要领,结合自身工作实际,提升粉末冶金材料的焊接效果。

參考文献

[1]激光焊接技术的研究现状及发展[J].邹琼琼,龚红英,黄继龙,宋春雨.热加工工艺.2016（21）

[2]激光焊接技术在船舶制造中的应用及展望[J].牛佳佳,吴艳明,薛钢.材料开发与应用.2014（03）

[3]激光焊接技术在船舶制造中的应用与前景[J].陈飞.造船技术.2011（05）

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