一种合金碎粒烧结体的激光焊接方法与流程

1.本发明涉及焊接的技术领域，更具体地说，本发明涉及一种合金碎粒烧结体的激光焊接方法。


背景技术：

2.在现有技术中，合金碎粒烧结体一般通过钎焊、激光焊接等工艺与基体焊接。但钎焊工艺需要将合金碎粒材料与金属基体一体烧结成型，成型工艺复杂，导致效率不高；而激光焊接，通常需要采用价格昂贵的co，限制了激光焊接工艺的应用。


技术实现要素：

3.为解决现有技术中存在的上述技术问题，本发明的目的在于提供一种合金碎粒烧结体的激光焊接方法。
4.一种合金碎粒烧结体的激光焊接方法，其特征在于包括以下步骤：
5.(1)提供表面形成有过渡层的合金碎粒烧结体；并且所述过渡层的原料组成为fe:45
‑
60wt.％，mn:2
‑
5wt.％，余量为铜和不可避免的杂质；
6.(2)将所述过渡层与钢基体相对设置，并通过激光焊接形成复合体。
7.其中，所述激光焊接形成的激光焊缝的抗弯强度大于2200mpa。
8.其中，所属过渡层的厚度为1.0～2.0mm。
9.其中，所述过渡层的原料组成为fe:45
‑
55wt.％，mn:2
‑
4wt.％，余量为铜和不可避免的杂质。
10.其中，所述过渡层的原料组成中c的含量<0.10wt.％。
11.其中，所述激光焊接的工艺参数为：采用激光器进行双面激光焊，激光光斑直径为0.3mm，激光功率700
‑
730w，焊接速度10
‑
16mm/s；保护气体为氩气，保护气流量0.5l/min，离焦量1.2
‑
1.8mm，激光束偏向基体一侧，偏移量为0.2
‑
0.4mm，激光入射角12
‑
14
°
，焊缝宽度1
‑
1.3mm，穿透深度2
‑
2.4mm。
12.其中，所述合金碎粒烧结体的厚度大于所述钢基体的厚度，例如所述硬质合金碎粒刀头的厚度为钢基体的厚度的1.2～2.0倍，优选为1.3～1.6倍。
13.其中，所述钢基体为65mn。
14.其中，所述合金碎粒烧结体由硬质合金碎粒与金属粉末通过冷压成坯材，并且所述坯材通过热压烧结成型。
15.本发明的第二方面，还涉及一种由上述合金碎粒烧结体的激光焊接方法得到的复合体。
16.其中，所述复合体为切削工具。
17.与现有技术相比，本发明的合金碎粒烧结体的激光焊接方法具有以下有益效果：
18.本发明的激光焊接方法能够保证极高的焊接强度，并且焊缝外观平滑连续，无孔洞、凹陷等焊接缺陷；且未采用价格高昂的co等金属材料，经济性，具有良好的实用前景。
附图说明
19.图1为本发明的由合金碎粒烧结体激光焊接形成的复合体的结构示意图。
20.图2为图1的复合体的一个具体应用实例照片。
具体实施方式
21.以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。在下列段落中参照附图以举例方式更具体地描述本发明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
22.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
23.图1示出了由本发明的激光焊接将钢基体10和合金碎粒烧结体20焊接形成的复合体，图2示出了一个具体成型的实例，即合金碎粒切屑工具。
24.本发明的合金碎粒烧结体的激光焊接方法，其特征在于包括以下步骤：(1)提供表面形成有厚度为1.0～2.0mm的过渡层的合金碎粒烧结体；并且所述过渡层的原料组成为fe:45
‑
60wt.％，mn:2
‑
5wt.％，余量为铜和不可避免的杂质，进一步优选地，fe:45
‑
55wt.％，mn:2
‑
4wt.％，余量为铜和不可避免的杂质，并且所述过渡层的原料组成中c的含量<0.10wt.％；(2)将所述过渡层与钢基体相对设置，并通过激光焊接形成复合体。在本发明中，锰的加入保证了激光焊接的焊缝质量，当锰的加入量不足2wt.％时，容易产生气孔，导致致密性不足；而如果锰的加入量超过5wt.％将可能导致脆性相的生成，导致强度降低；由于原料铁中一般含有碳，过渡层的原料中，碳的含量应小于0.10wt.％，否则将导致抗弯强度显著下降。
25.采用本发明的激光焊接方法所形成的激光焊缝的抗弯强度大于2200mpa。将过渡层与钢基体相对设置，调整激光焊接机的光点到过渡层与钢基体合适的位置，启动激光焊接机焊接，使合金碎粒烧结体和钢基体在激光穿透的瞬间焊接在一起，所述激光焊接的工艺参数为：采用激光器进行双面激光焊，激光光斑直径为0.3mm，激光功率700
‑
730w，焊接速度10
‑
16mm/s；保护气体为氩气，保护气流量0.5l/min，离焦量1.2
‑
1.8mm，激光束偏向基体一侧，偏移量为0.2
‑
0.4mm，激光入射角12
‑
14
°
，焊缝宽度1
‑
1.3mm，穿透深度2
‑
2.4mm。
26.在本发明中，所述合金碎粒烧结体的厚度可大于所述钢基体的厚度，例如所述硬质合金碎粒刀头的厚度为钢基体的厚度的1.2～2.0倍，优选为1.3～1.6倍。所述钢基体为65mn。
27.在本发明中，所述合金碎粒烧结体由硬质合金碎粒与金属粉末通过冷压成坯材，并且所述坯材通过热压烧结成型。作为一个非限定性的应用实例，在本发明中，按重量百分含量计，合金刀头2的原料组成如下：铜15
‑
35％，铁20
‑
45％，镍3
‑
8％，锡3
‑
9％，锌2
‑
12％，锰2
‑
10％，碳化钨10
‑
20％，液体石蜡0.1
‑
1％，硬质合金碎粒1
‑
2.1％。在铜铁基质中，配置适量的锌和锰与锡一起烧结能够保证在热压烧结条件下进行致密化烧结且能够保证硬质合金碎粒的浸润和粘结，合金碎粒烧结体在作为切削加工工具应用时，能够大大减少硬质
合金颗粒的崩落弹出，保证人员安全。
28.在本发明中，所述合金刀头2中硬质合金碎粒的成分为lg8，市售的lg8(成分为92wt％wc 6wt％co 2wt％ni)，硬质合金碎粒的粒度为250～425μm。
29.实施例1
30.本实施例的激光焊接方法如下：
31.1.准备打磨平整的65mn钢圆盘形基体；
32.2.合金碎粒烧结体制备：取铜粉2.3kg、铁3.55kg、镍0.64kg、锌0.84kg、锡0.72kg、锰0.6kg、碳化钨1.1kg，放入混料桶中混30分钟后，添加液体石蜡0.1kg，硬质合金碎粒0.15kg继续混料3小时后将粉料灌入模具中冷压成型；过渡层原料为fe50wt.％、mn4wt.％、cu余量，原料中c含量<0.10wt.％，过渡层原料均匀混合后冷压成型；将冷压成型后的合金碎粒烧结体内侧设置1.5mm厚过渡层，通过热压烧结将合金碎粒烧结体与过渡层连接在一起，经砂轮砂带打磨制作成带有过渡层的合金碎粒烧结体，其中热压烧结的烧结温度为1000℃，压力310kg/cm2，保温时间3分钟；
33.3.激光焊接：将合金碎粒烧结体放在65mn钢圆盘形基体周围相应位置上，将激光焊接机的光点调整到合金碎粒烧结体与基体合适的位置，启动激光焊接机焊接，使合金碎粒烧结体和65mn钢圆盘形基体在激光穿透的瞬间焊接在一起；焊接工艺参数为：采用激光器进行双面激光焊，激光光斑直径0.3mm，激光功率710w，焊接速度12mm/s；保护气体为氩气，保护气流量0.5l/min，离焦量1.3mm，激光束偏向基体一侧，偏移量为0.2mm，激光入射角12
°
，焊缝宽度1.1mm，穿透深度2mm。
34.经检测，激光焊缝的抗弯强度2245mpa。
35.实施例2
36.本实施例的激光焊接方法如下：
37.1.准备打磨平整的65mn钢圆盘形基体；
38.2.合金碎粒烧结体制备：取铜粉2.21kg、铁3.69kg、镍0.59kg、锌0.86kg、锡0.7kg、锰0.59kg、碳化钨1.11kg，放入混料桶中混30分钟后，添加液体石蜡0.09kg，硬质合金碎粒0.16kg继续混料3小时后将粉料灌入模具中冷压成型；过渡层原料为fe50wt.％、mn3wt.％、cu余量，原料中c含量<0.10wt.％，过渡层原料均匀混合后冷压成型；
39.将冷压成型后的合金碎粒烧结体内侧设置1.5mm厚过渡层，通过热压烧结将合金碎粒烧结体与过渡层连接在一起，经砂轮砂带打磨制作成带有过渡层的合金碎粒烧结体，其中热压烧结的烧结温度为1000℃，压力310kg/cm2，保温时间3分钟；
40.3.激光焊接：将合金碎粒烧结体放在65mn钢圆盘形基体周围相应位置上，将激光焊接机的光点调整到合金碎粒烧结体与基体合适的位置，启动激光焊接机焊接，使合金碎粒烧结体和65mn钢圆盘形基体在激光穿透的瞬间焊接在一起；焊接工艺参数为：采用激光器进行双面激光焊，激光光斑直径0.3mm，激光功率720w，焊接速度6mm/s；保护气体为氩气，保护气流量0.5l/min，离焦量1.8mm，激光束偏向基体一侧，偏移量为0.4mm，激光入射角14
°
，焊缝宽度1mm，穿透深度2.4mm。
41.经检测，激光焊缝的抗弯强度2240mpa。
42.对比例1
43.本对比例的合金碎粒烧结体的激光焊接方法如下：
44.1.准备打磨平整的65mn钢圆盘形基体；
45.2.合金碎粒烧结体制备：取铜粉2.3kg、铁3.55kg、镍0.64kg、锌0.84kg、锡0.72kg、锰0.6kg、碳化钨1.1kg，放入混料桶中混30分钟后，添加液体石蜡0.1kg，硬质合金碎粒0.15kg继续混料3小时后将粉料灌入模具中冷压成型；过渡层原料为fe50wt.％、mn4wt.％、cu余量，其中的原料fe采用的是碳含量为0.25wt％的低碳钢，过渡层原料均匀混合后冷压成型；过渡层原料均匀混合后冷压成型；将冷压成型后的合金碎粒烧结体内侧设置1.5mm厚过渡层，通过热压烧结将合金碎粒烧结体与过渡层连接在一起，经砂轮砂带打磨制作成带有过渡层的合金碎粒烧结体，其中热压烧结的烧结温度为1000℃，压力310kg/cm2，保温时间3分钟；
46.3.激光焊接：将合金碎粒烧结体放在65mn钢圆盘形基体周围相应位置上，将激光焊接机的光点调整到合金碎粒烧结体与基体合适的位置，启动激光焊接机焊接，使合金碎粒烧结体和65mn钢圆盘形基体在激光穿透的瞬间焊接在一起；焊接工艺参数为：采用激光器进行双面激光焊，激光光斑直径0.3mm，激光功率710w，焊接速度12mm/s；保护气体为氩气，保护气流量0.5l/min，离焦量1.3mm，激光束偏向基体一侧，偏移量为0.2mm，激光入射角12
°
，焊缝宽度1.1mm，穿透深度2mm。
47.经检测，激光焊缝的抗弯强度为960mpa。
48.对比例2
49.本对比例的激光焊接方法如下：
50.1.准备打磨平整的65mn钢圆盘形基体；
51.2.合金碎粒烧结体制备：取铜粉2.21kg、铁3.69kg、镍0.59kg、锌0.86kg、锡0.7kg、锰0.59kg、碳化钨1.11kg，放入混料桶中混30分钟后，添加液体石蜡0.09kg，硬质合金碎粒0.16kg继续混料3小时后将粉料灌入模具中冷压成型；过渡层原料为fe50wt.％、cu余量，原料中c含量<0.10wt.％，过渡层原料均匀混合后冷压成型；，过渡层原料均匀混合后冷压成型；
52.将冷压成型后的合金碎粒烧结体内侧设置1.5mm厚过渡层，通过热压烧结将合金碎粒烧结体与过渡层连接在一起，经砂轮砂带打磨制作成带有过渡层的合金碎粒烧结体，其中热压烧结的烧结温度为1000℃，压力310kg/cm2，保温时间3分钟；
53.3.激光焊接：将合金碎粒烧结体放在65mn钢圆盘形基体周围相应位置上，将激光焊接机的光点调整到合金碎粒烧结体与基体合适的位置，启动激光焊接机焊接，使合金碎粒烧结体和65mn钢圆盘形基体在激光穿透的瞬间焊接在一起；焊接工艺参数为：采用激光器进行双面激光焊，激光光斑直径0.3mm，激光功率720w，焊接速度6mm/s；保护气体为氩气，保护气流量0.5l/min，离焦量1.8mm，激光束偏向基体一侧，偏移量为0.4mm，激光入射角14
°
，焊缝宽度1mm，穿透深度2.4mm。
54.经检测，激光焊缝的抗弯强度1050mpa。
55.对于本领域的普通技术人员而言，具体实施例只是对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思及技术方案进行的各种非实质性的改进，均在本发明的保护范围之内。