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激光焊接過渡層材料對焊縫影響

發布時間：2016-04-25

激光焊接金剛石鋸片刀頭過渡層材料對焊縫強度、外觀、性能均有很大影響，過渡層中不能含有低熔點金屬，如錫等元素，因為該類元素易于蒸發與汽化而產生氣孔。過渡層配方可選用單元素Co、Ni，雙元素FeCo、FeNi、CoNi、FeCu等，也可選用FeCoNi三種組分構成。Co的性能好，燒結溫度寬（750～980℃），密度可達8. 6～8. 69 g／cm3，硬度為HRB104～108，平均抗彎強度可達40N.m。Ni的韌性好，燒結溫度在860～1020℃時，密度可達8.55—8.65 g／cm3，硬度為HRB97～102。FeCo組分的燒結溫度寬達760～960℃，密度為7.84～7.9 g／cm3，硬度為HRB94～97，平均抗彎強度為39N．m。而CoNi的燒結溫度高達l 040～1 200℃，密度高達9. 32～9.44 g／cm3，硬度為HRB107～108，平均抗彎強度為43N．m3。
實踐證明：鈷粉有很好的焊接性，但由于價格昂貴，所以，一般選用特殊的鈷混合物。在試驗中還發現，WC雖能增加焊縫和過渡層的耐磨性，但含量過高會導致空洞及夾渲等焊接缺陷，嚴重時還會引起脆斷。為解決過渡層較金剛石層易磨損、在切削過程中常先斷裂的矛盾，在過渡層材料中加入少量的Mn和Cr，不僅能產生固溶強化，增加耐磨性，而且能減少氣孔。此外，切削層和過渡層的成分如果差別太大，則在兩層交接處由于受熱受力的不均勻而易于斷裂。因此，JJ頭成分不僅要顧及焊接性能，而且還要照顧金剛石層的切削性能以及與金剛石能良好結合。

材料	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	平均
Co基	1078	1303	830	1009	993	852	955	1030	1020	980	1005
Fe基	839	803	617	779	856	689	953	827	902	745	801
Ni基	666	599	756	668	566	716	784	813	656	696	693

    文獻以Φ230 mm金剛石圓鋸片為例，研究了Fe、Co、Ni基合金三種過渡層材料與焊縫強度之間的關系。基體厚度為1.8 mm，刀頭厚度為2.5 mm，高度為8mm，長度39 mm，表為Fe基、Co基、Ni基過渡層焊后的焊縫強度試驗結果。激光焊接機焊接條件如下：激光功率880 W，焊接速度25 mm/s，離焦量-0.2mm，雙面焊接。共檢測了10個試樣，斷裂幾乎都發生在刀頭，極少數發生在焊縫處。
表幾種過渡層材料焊縫強度的比較    單位；N／mm2
   由表可見，Co基合金材料有最好的焊縫強度，平均達1 000 N／mm2以上，最高可達1 300 N／mm2以上。Fe基、Ni基合金材料雖不及Co基合金材料，只要合理選擇合金元素，亦能有較高的焊接強度，這為降低成本和解決結合強度低兩者之間的矛盾提供了很好的解決途徑。表中所示強度分布的不均勻性，估計與焊縫中氣孔的分布形態和數量有關。