激光焊接技術在粉末冶金材料中的應用

楊望虎

摘 要：隨著工業技術的進步和發展，應用冶鑄方法制造的材料需求也越來越大，采用粉末冶金進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、交通等制造業中有著重要的應用和影響，并慢慢取替了傳統的冶鑄材料。激光焊接技術與傳統的釬焊和凸焊相對，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在粉末冶金材料中的應用進行分析探究。

關鍵詞：激光焊接技術;粉末冶金材料;應用;分析

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

一、激光焊接技術在粉末金屬材料中應用的優勢

激光焊接技術是一種熔融焊接技術，是以激光束為能源動力，在其沖擊下焊接件達到焊接的一種技術。激光焊接技術深度和寬度都比較大，而且焊接的縫隙比較窄，焊接的結合強度高，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，經過一系列的成形和燒鑄，制造出來的金屬復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。

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

二、激光焊接技術在粉末金屬材料中應用的難題

雖然激光焊接技術對于粉末金屬材料的應用有很明顯的優勢和好處，但是在使用過程中，仍發現不少的問題。首先，激光焊接技術會因不同的焊接材料，產生不同的影響和效果。例如，低碳鋼燒結材料、燒結 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行焊縫。其次，燒結中碳鋼的焊前預熱和焊后緩冷的焊接措施，都能夠很好地保證焊接的質量，并且很好地控住裂紋敏感性。其次是孔隙分布和數量等不同，會影響到激光焊接技術在實際中應用效果。隨著孔隙數量的不斷增多，會在一定程度上導致焊接強度變低，嚴重的會導致影響激光焊接過程中無法順利進行。其次燒結條件。在真空、分解氨、氫氣中燒結的粉末冶金材料大多數情況下都能在激光焊接技術中取得良好的焊接效果，而在純凈的還原性氣體中燒結的材料，若使用激光焊接技術通常情況下，會出現較多的孔洞、氣孔等，還有，燒結的溫度、燒結的壓力及燒結的時間等也會影響激光焊接技術在粉末冶金材料中的焊接效果。

三、激光焊接技術在粉末金屬材料中應用的分析

1.從當前激光焊接技術在粉末冶金材料焊接中的應用實例中，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，熱影響區域就會變窄，生產數量會提升。但是隨著焊接功率、焊接速度的逐漸提升，出現孔洞、氣孔的概率會不斷增加。激光焊接技術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，并且容易導致在焊接粉末冶金材料時出現飛濺的狀況，帶來的透鏡污染程度會逐漸增加。從目前激光焊接技術在國內粉末冶金材料的實際應用情況觀察，透鏡聚焦光學系統在焊接過程中應用比較普遍，隨著激光光束的增加，會導致透鏡焦點出現漂移，能影響到粉末材料的質量與焊接成型效果。而在國外使用激光焊接技術在對粉末冶金材料進行焊接時，大多采用的為反射鏡聚焦光學系統，該種系統在具體使用過程中，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該是靠近集體側偏移大約0.1～0.2mm的位置上。當使用激光焊接技術進行粉末冶金材料焊接的時候，應使用保護氣，使用保護氣主要是針對聚焦透鏡來進行保護，防止出現焊縫過度氧化的狀況。此外，激光焊接技術在粉末冶金材料應用過程中，還應當做好對焊接材料的質量檢驗，首先外觀檢驗要合格，對于焊接之后外表是否出現未焊接、咬邊、裂紋、孔洞等現象，防止出現外觀缺陷。同時，還可以進行無損檢驗，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行檢驗，檢查內部是否出現損傷。

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大，此外激光焊接焊縫強度雖然傳統焊接高，在使用過程中，激光焊接技術對工具的使用、配合度、前期準備工作都有比較高的要求和規定。激光焊接技術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、結語

激光焊接技術具有其他焊接技術沒有的特別之處，因而被粉末冶金材料所青睞，并為粉末冶金材料的應用和創造開辟了新的可能性和新的路徑，在提高生產效率的同時，降低了技術成本，并且進一步提升了產品的競爭力。激光焊接技術是一種很好的技術運用，保證了焊縫的質量和結合度，也提高了生產的效率。通過以激光焊接工藝、材料和焊接過程的問題為基礎進行分析，希望能夠找出更多的可能性和技術。因此，在進行粉末冶金材料焊接的過程中，技術人員應當全面掌握激光焊接技術的技術要領，結合自身工作實際，提升粉末冶金材料的焊接效果。

參考文獻

[1]激光焊接技術的研究現狀及發展[J].鄒瓊瓊，龔紅英，黃繼龍，宋春雨.熱加工工藝.2016（21）

[2]激光焊接技術在船舶制造中的應用及展望[J].牛佳佳，吳艷明，薛鋼.材料開發與應用.2014（03）

[3]激光焊接技術在船舶制造中的應用與前景[J].陳飛.造船技術.2011（05）