激光焊接技術(shù)在粉末冶金材料中的應(yīng)用

楊望虎

摘 要：隨著工業(yè)技術(shù)的進(jìn)步和發(fā)展，應(yīng)用冶鑄方法制造的材料需求也越來越大，采用粉末冶金進(jìn)行材料的提取也逐漸被人們所熟悉。粉末冶金具有一定的特殊性，其在汽車、飛機(jī)、交通等制造業(yè)中有著重要的應(yīng)用和影響，并慢慢取替了傳統(tǒng)的冶鑄材料。激光焊接技術(shù)與傳統(tǒng)的釬焊和凸焊相對，焊合輕度比較好，而且熱影響范圍小，這是對于粉末冶金材料是一個全新的突破和擊破點。本文就激光焊接技術(shù)在粉末冶金材料中的應(yīng)用進(jìn)行分析探究。

關(guān)鍵詞：激光焊接技術(shù);粉末冶金材料;應(yīng)用;分析

社會科技的跳躍式發(fā)展，高科技的應(yīng)用范圍越來越廣泛，對加工所需的原材料要求也越來越高，傳統(tǒng)的冶金材料已不能滿足現(xiàn)在的實際需求，在這種環(huán)境下粉末冶金技術(shù)應(yīng)用而生。激光焊接技術(shù)以其獨特的優(yōu)勢與粉末冶金材料進(jìn)行了結(jié)合，這兩者之間結(jié)合應(yīng)用能夠補充傳統(tǒng)焊接方式各個方面存在的不足，有效提升焊的效率，實現(xiàn)了粉末冶金材料焊接過程的自動化。

一、激光焊接技術(shù)在粉末金屬材料中應(yīng)用的優(yōu)勢

激光焊接技術(shù)是一種熔融焊接技術(shù)，是以激光束為能源動力，在其沖擊下焊接件達(dá)到焊接的一種技術(shù)。激光焊接技術(shù)深度和寬度都比較大，而且焊接的縫隙比較窄，焊接的結(jié)合強度高，受到的熱影響范圍比較小，因此對于粉末冶金材料都有很大的幫助。粉末冶金是提取金屬粉末或使用金屬粉末作為原材料，經(jīng)過一系列的成形和燒鑄，制造出來的金屬復(fù)合材料及其他類型的工藝品，因此粉末冶金是包括制作粉末和制作工藝品兩種。

激光焊接技術(shù)與粉末冶金材料的完美結(jié)合，能夠很好地制作出一些具有高溫和高強度要求的零部件。激光焊接技術(shù)提高了焊接的強度和粘合度，改變了傳統(tǒng)的釬焊和凸焊工藝，讓部件之間的質(zhì)量也有很大的提高。粉末冶金材料在激光焊接技術(shù)中的使用下發(fā)生了具體改變的例子也很多，具有代表性和經(jīng)典的例子就是金剛石工具制造的應(yīng)用。

二、激光焊接技術(shù)在粉末金屬材料中應(yīng)用的難題

雖然激光焊接技術(shù)對于粉末金屬材料的應(yīng)用有很明顯的優(yōu)勢和好處，但是在使用過程中，仍發(fā)現(xiàn)不少的問題。首先，激光焊接技術(shù)會因不同的焊接材料，產(chǎn)生不同的影響和效果。例如，低碳鋼燒結(jié)材料、燒結(jié) Ni材料 和 Cu 合金、Co 合金，這些金屬材料在適合的條件下，都是可以成功運用激光焊接進(jìn)行焊縫。其次，燒結(jié)中碳鋼的焊前預(yù)熱和焊后緩冷的焊接措施，都能夠很好地保證焊接的質(zhì)量，并且很好地控住裂紋敏感性。其次是孔隙分布和數(shù)量等不同，會影響到激光焊接技術(shù)在實際中應(yīng)用效果。隨著孔隙數(shù)量的不斷增多，會在一定程度上導(dǎo)致焊接強度變低，嚴(yán)重的會導(dǎo)致影響激光焊接過程中無法順利進(jìn)行。其次燒結(jié)條件。在真空、分解氨、氫氣中燒結(jié)的粉末冶金材料大多數(shù)情況下都能在激光焊接技術(shù)中取得良好的焊接效果，而在純凈的還原性氣體中燒結(jié)的材料，若使用激光焊接技術(shù)通常情況下，會出現(xiàn)較多的孔洞、氣孔等，還有，燒結(jié)的溫度、燒結(jié)的壓力及燒結(jié)的時間等也會影響激光焊接技術(shù)在粉末冶金材料中的焊接效果。

三、激光焊接技術(shù)在粉末金屬材料中應(yīng)用的分析

1.從當(dāng)前激光焊接技術(shù)在粉末冶金材料焊接中的應(yīng)用實例中，影響焊接效果的因素也是很多的，例如氣體的濃度、聚焦的位置、透鏡焦距、焊接速度、激光功率等等，而影響最大的分別是焊接的速度和激光功率，如果激光功率決定了其可以焊接的實際厚度，通常情況下，厚度是激光功率的 0.7 次方，也就是隨著激光功率的增加，其實際的焊接厚度會增加，但是隨著焊接速度的提升，焊接過程中的熔深就變淺，熱影響區(qū)域就會變窄，生產(chǎn)數(shù)量會提升。但是隨著焊接功率、焊接速度的逐漸提升，出現(xiàn)孔洞、氣孔的概率會不斷增加。激光焊接技術(shù)在粉末冶金材料焊接的過程中，實際的焊接透鏡焦距受到輸出激光光斑的影響，通常狀況下，隨著光斑直徑的改變增加，透鏡的焦距會有一定的改變增加，但兩者之間存在一定的匹配值。若粉末冶金材料所需焊接深度的逐漸加深，整個透鏡的焦距就會逐漸增長，焦距較短的透鏡，對于焦距的總體要求就會越高，并且容易導(dǎo)致在焊接粉末冶金材料時出現(xiàn)飛濺的狀況，帶來的透鏡污染程度會逐漸增加。從目前激光焊接技術(shù)在國內(nèi)粉末冶金材料的實際應(yīng)用情況觀察，透鏡聚焦光學(xué)系統(tǒng)在焊接過程中應(yīng)用比較普遍，隨著激光光束的增加，會導(dǎo)致透鏡焦點出現(xiàn)漂移，能影響到粉末材料的質(zhì)量與焊接成型效果。而在國外使用激光焊接技術(shù)在對粉末冶金材料進(jìn)行焊接時，大多采用的為反射鏡聚焦光學(xué)系統(tǒng)，該種系統(tǒng)在具體使用過程中，因為冷卻的效果比較好，提升了它的熱穩(wěn)定性。激光焦點在工件下方特定位置，大約是在板厚的1/3的位置才能最大值地完成要求的焊接深度，而對于金剛石圓鋸片，其焊接深度的最佳位置應(yīng)該是靠近集體側(cè)偏移大約0.1～0.2mm的位置上。當(dāng)使用激光焊接技術(shù)進(jìn)行粉末冶金材料焊接的時候，應(yīng)使用保護(hù)氣，使用保護(hù)氣主要是針對聚焦透鏡來進(jìn)行保護(hù)，防止出現(xiàn)焊縫過度氧化的狀況。此外，激光焊接技術(shù)在粉末冶金材料應(yīng)用過程中，還應(yīng)當(dāng)做好對焊接材料的質(zhì)量檢驗，首先外觀檢驗要合格，對于焊接之后外表是否出現(xiàn)未焊接、咬邊、裂紋、孔洞等現(xiàn)象，防止出現(xiàn)外觀缺陷。同時，還可以進(jìn)行無損檢驗，通常情況下，可使用超聲波、射線、滲透探傷法等等，對焊接之后的成品進(jìn)行檢驗，檢查內(nèi)部是否出現(xiàn)損傷。

2.激光焊接工藝及粉末冶金材料的選取也比一般的冶鑄材料難度系數(shù)大，此外激光焊接焊縫強度雖然傳統(tǒng)焊接高，在使用過程中，激光焊接技術(shù)對工具的使用、配合度、前期準(zhǔn)備工作都有比較高的要求和規(guī)定。激光焊接技術(shù)的運營成本主要是激光器的價格和好壞，其一次性投資也是比較大的，所以使用過程中會因為激光器受到一定的限制。

四、結(jié)語

激光焊接技術(shù)具有其他焊接技術(shù)沒有的特別之處，因而被粉末冶金材料所青睞，并為粉末冶金材料的應(yīng)用和創(chuàng)造開辟了新的可能性和新的路徑，在提高生產(chǎn)效率的同時，降低了技術(shù)成本，并且進(jìn)一步提升了產(chǎn)品的競爭力。激光焊接技術(shù)是一種很好的技術(shù)運用，保證了焊縫的質(zhì)量和結(jié)合度，也提高了生產(chǎn)的效率。通過以激光焊接工藝、材料和焊接過程的問題為基礎(chǔ)進(jìn)行分析，希望能夠找出更多的可能性和技術(shù)。因此，在進(jìn)行粉末冶金材料焊接的過程中，技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)全面掌握激光焊接技術(shù)的技術(shù)要領(lǐng)，結(jié)合自身工作實際，提升粉末冶金材料的焊接效果。

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