天工激光焊接金刚石技术（二）

HEATS

　　2试验结果及分析

0 J6 j6 I7 B* A V$ B4 ?

　　2.1材质分析

" e- z8 u Y0 i

　　基体材料在激光焊条件下有较好的焊接性。刀头则不一样，由于是粉末冶金材料，焊接时极易出现气孔甚至空洞，当焊接参数不当时，还会产生裂纹，极大地影响了焊接强度。刀头的性能对焊接性能的影响非常大，机械性能好且致密的刀头在激光焊条件下，只要焊接参数选择得当，就能得到符合使用性能的焊缝，其抗弯强度可达到或超过1800N/mm2，断在刀头。在材料一定时要使刀头性能优良，首先必须提高刀头压制密度，可采用选择颗粒细、形状均匀之粉末压制，另外，在不影响金刚石性能的前提下，尽量提高烧结温度和压制压力，并选择合适的保温时间对提高刀头的机械性能很有必要。

! K! {% }6 Y) l0 n5 u8 A % Y7 u. |5 K& X. d6 m

　　刀头内不可避免的存在孔隙，刀头的密度是不能达到理论值的，但是合适的压力、温度以及保温时间、粉末混合时间及速度都是刀头致密和均匀的重要保证，从而保证有良好的焊接性能。试验表明：当单位压力在20MPa左右、温度在800℃左右、保温时间为4min时，即可得到能满足激光焊需要、又不损坏模具及金刚石性能的刀头。刀头的密度对焊缝强度的影响最大，低密度的刀头焊接出来的焊缝强度是很低的，几乎不可能达到所需强度。

! I# c# A3 M1 t& P4 f9 P

　　2.2焊接工艺研究

% v1 w2 |1 p- f" h

　　焦点位置在光路系统一定的条件下，焦点相对于材料表面的位置对熔深、熔宽、熔化效率的影响很大。在本试验中，采用负离焦可以增加熔深，离焦量约为0.3mm，为减少焊接时飞溅，保护透镜，降低刀头材料合金元素的烧损，焦点应偏向基体一边0.1mm左右；为获得最佳角焊缝效果，入射激光应倾斜6°～11°左右；反面焊接时，我们在光路系统中增加一个反射镜，置于钻头基体筒内，将激光束反射到所须位置，，成功地解决了钻头因单面焊接易出现强度不稳定的问题。

- a U% m7 Z+ ^' ?& \4 x* q8 } 9 m9 P6 ~: g. B

　　激光功率密度激光功率密度是决定焊缝穿透深度的主要参数。在光斑直径一定的情况下，功率密度正比于激光功率。功率越高，允许焊接的板厚越大，焊接速度越快，生产效率越高，但是过大的激光功率会使焊缝外观变坏，由于溶池翻滚，易产生一波一波的突起和空洞，严重降低了焊缝有效承载面积，抗弯强度降低；即使在焊后检验中能达到所需强度，在切削过程中因为应力其中，裂纹由孔洞处扩展，出现明显的疲劳断裂特性；此外，高的焊接功率还会使熔池中的化学物理反应剧烈，飞溅增多，污染透镜；由于过渡层材料与金刚石胎体材料的热胀系数不一样，在过高的焊接功率条件下，易在两层相接处由于过热而产生裂纹。双面焊接ø82的钻头，在光斑直径为0.4mm时，用功率900W能取得较好的焊接效果。在试验中我们发现，采用小规范焊接的方法焊接钻头能取得好的焊接效果。比起金刚石圆锯片而言，焊接钻头的激光功率要相对高些，这是因为激光入射在圆的钻头基体上被部分反射掉的缘故。

# R. ^2 u: ^2 V b: I - d) ?( B3 Y$ E' \ _' i4 f0 a, z" | ^, |) `) G