CN104907732A - 一种激光焊接金刚石锯片过渡层用预合金粉及制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种激光焊接金刚石锯片过渡层用预合金粉及制备方法，它由一定比例的铁、镍、钴、铜铈合金、铬及锰组成，步骤：1、称取原料进行熔炼水雾化制粉处理，一定压力和水流量，得到预合金粉末前驱体；2、对步骤1处理后的粉末进行烘干；3、烘干后的粉末进行氧化处理，把粉末装盘装入，进行静态氧化，氧化时间为1~2h，氧化温度控制在300~600℃；4、利用还原炉对混合后的粉末做还原处理，还原温度为400~750℃，氢气流量控制在20~35m3/h；5、采用目筛网进行筛分，得到激光焊接金刚石锯片过渡层用预合金粉末。保证了激光焊接金刚石锯片的焊接强度要求，其焊缝最大弯矩可达50N·m；提高了激光焊接过渡层硬度和耐磨性，生产周期短，生产成本低，且粉末粒度可控。

Description

一种激光焊接金刚石锯片过渡层用预合金粉及制备方法
技术领域
本发明涉及金刚石工具技术领域，更具体涉及一种激光焊接金刚石锯片过渡层用预合金粉，同时还涉及一种激光焊接金刚石锯片过渡层用预合金粉的制备方法，适用于金刚石工具行业。
背景技术
金刚石锯片广泛应用于石材加工、建筑施工、高速公路及飞机场跑道切缝等工程领域。其传统制造方法主要是电镀、钎焊、烧结，缺点是结合强度低，金刚石锯片在高速切割冷却不充分甚至干切条件下，容易发生刀头脱落飞出，造成重大安全事故。采用激光焊接技术可以有效解决金刚石锯片结合强度低的问题。
由于高功率密度激光的作用，金属将被熔化与气化，金刚石在如此苛刻的条件下易石墨化。因此，为了保证刀头与基体材料的焊接性能，需要在基体与锯齿间加入1.5～2mm高度的过渡层。激光焊接时过渡层熔化，基体和刀头结合处部分熔化，熔化后的合金液体相互融合形成焊缝，因此过渡层的性能直接决定了焊缝性能。一种激光焊接金刚石锯片过渡层用预合金粉能够满足激光焊接要求，同时成本低廉、粒度分布均匀以及烧结温度宽等特点。
发明内容
本发明的目的是在于提供了一种激光焊接金刚石锯片过渡层用预合金粉，向激光焊接金刚石锯片过渡层用预合金粉添加稀土合金，保证了激光焊接金刚石锯片的焊缝焊接强度要求，同时提高了激光焊接过渡层硬度和耐磨性。
本发明的另一个目的是在于提供了一种激光焊接金刚石锯片过渡层用预合金粉的制备方法，通过水雾化法制备激光焊接金刚石锯片过渡层用预合金粉，方法简单易行，生产周期短，生产成本低，且粉末粒度可控。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术措施：
一种激光焊接金刚石锯片过渡层粉，它由以下重量份数的原料制成：
一种激光焊接金刚石锯片过渡层用预合金粉的制备方法，其步骤是：
步骤1、称取一定比例的铁、镍、钴、铜铈合金、铬及锰等金属进行熔炼水雾化制粉处理，压力30～60MPa，水流量为40～70(L/min)得到预180目以细的前驱体；
步骤2、对步骤1处理后的粉末进行烘干，烘干温度控制在100～200℃，烘干时间2～4h；
步骤3、烘干后的粉末进行氧化处理，采用马弗炉，把粉末装盘装入，进行静态氧化，氧化时间为1～2h，氧化温度控制在300～600℃；
步骤4、利用还原炉对混合后的粉末做还原处理，还原温度为400～750℃，氢气流量控制在20～35m3/h，还原时间不低于2h；
步骤5、采用300目筛网进行筛分，得到激光焊接金刚石锯片过渡层用预合金粉末。
一种激光焊接金刚石锯片过渡层粉，它由以下重量份数的原料制成(优选范围)：
一种激光焊接金刚石锯片过渡层粉，它由以下重量份数的原料制成(较好选范围)：
一种激光焊接金刚石锯片过渡层粉，它由以下重量份数的原料制成(最佳选范围)：
一种激光焊接金刚石锯片过渡层粉，它由以下重量份数的原料制成(最佳值)：
本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果：
1)一种激光焊接金刚石锯片过渡层用预合金粉，可以获得高致密度的烧结体。
2)一种激光焊接金刚石锯片过渡层用预合金粉可以满足激光焊接金刚石锯片的焊接强度要求，对Ф400的锯片，刀头规格为40×3.2×10，其焊缝最大弯矩可达50N·m。
3)一种激光焊接金刚石锯片过渡层用预合金粉在保证高致密度和焊接强度的同时，提高了激光焊接过渡层硬度和耐磨性，激光焊接渡层硬度最高可达115HRB，耐磨性最大提高了60％以上。
4)本方法制备激光焊接金刚石锯片过渡层用预合金粉末生产周期短，200Kg产品从投料到成品出来，其总周期为12h，且生产成本低，粉末粒度可控。
具体实施方式
实施例1：
一种激光焊接金刚石锯片过渡层粉，它由以下重量份数的原料制成：
一种激光焊接金刚石锯片过渡层预合金粉的制备方法，其步骤是：
步骤1、称取一定比例的铁、镍、钴、铜铈合金、铬及锰等金属进行熔炼水雾化制粉处理，压力30或35或40或46或50或56或60MPa，水流量为40或45或50或55或60或65或70(L/min)得到180目以细的预合金粉末前驱体。
步骤2、利用步骤1中的原料，采用熔炼水雾化制粉成套设备(可选用邯郸兰德雾化制粉设备有限公司生产的)制备一种激光焊接金刚石锯片过渡层用预合金粉前驱体；熔炼水雾化制粉中，压力35MPa或40MPa或45MPa，水流50L/min或55L/min或60L/min。
步骤3、利用双锥回转真空干燥器(可选用SZG系列)对预合金粉进行烘干处理，烘干温度为100或120或140或150或160或170或180或190或200℃，烘干时间2或3或4h。
步骤4、采用马弗炉，把粉末装盘装入，进行静态氧化，氧化温度为300或350或400或460或510或570或600℃，氧化时间1或2h。
步骤5、利用还原炉(可选用RDTQ-20-8型号的还原炉)对粉末进行还原处理，还原温度为400或440或490或550或610或660或700℃，氢气流量20m3/h或25m3/h或30m3/h或35m3/h，还原时间不低于2h。
步骤6、采用300目的三次元振动筛(可选用新乡市先锋振动机机械有限公司的XF三次元振动筛)筛分去除粗颗粒粉末，得到符合要求的预合金粉。
一种激光焊接金刚石锯片过渡层预合金粉的原料配比(重量份数)
其制备步骤与实施例1相同。
实施例制备粉末的检测数据
上述数据为本实施例制备的预合金粉与市购的某预合金粉进行激光焊接对比检测结果。根据密度、硬度、焊缝焊接强度及磨损度检测结果可知，本实施例粉末保证了激光焊接金刚石锯片的焊缝焊接强度要求，同时提高了激光焊接过渡层具有较高硬度和耐磨性。一种激光焊接金刚石锯片过渡层预合金粉可以满足金刚石工具激光焊接要求。
对比试验的具体操作如下：
具体方法是采用长江精工生产热压机，70MPa的压力，850℃烧结温度,采用石墨模具，压制烧结5min，制成规格为40×3.2×10的刀头(锯片规格为Ф400mm)。
根据阿基米德排水法计算金刚石刀头的密度；金刚石刀头生产中，采用洛氏硬度进行硬度的测试，依据GB/T230-91标准进行测试；参考国际MPA计算标准，利用激光焊接实验对焊接焊缝进行强度检测。
同样采用长江精工生产热压机，70MPa的压力，850℃烧结温度,采用石墨模具，压制烧结5min，制备10mm高，直径为10mm的圆柱体，放入用细Fe丝编制的间隙为1mm2的原型旋转桶内(长92mm，直径为95mm)，以1200r/min的速度转动15min，以重量的损失作为强度指标，磨损度计算方式如下：
在烧结材料的激光焊接中，密度起着至关重要的作用。低于一定密度(<6.5g/cm3)的材料几乎不能采用熔化焊是方法焊接，因为低的弯曲强度和扭转强度不允许材料吸收能量；中等密度(<6.9g/cm3)的材料可以进行熔化焊，但以熔化量少的焊接方法如电阻凸焊、摩擦焊为好，焊接成功率较高；高密度(<7.0g/cm3)的烧结材料与熔炼材料则几乎有同样的焊接性。另密度对焊接缺陷特别是气孔影响很大，低于一定密度的烧结材料焊接后强度非常低，气孔特别多。该预合金粉的烧结密度高达8.04g/cm3，完全满足激光焊接对密度的要求。
目前我国尚无相应的金刚石工具强度检验的国家标准和行业标准，一般参考国际MPA计算标准。国际MPA计算标准公式：
Mb＝E2×Ls×δmin/6
Mb为MPA要求焊缝最低弯矩，单位为N·mm，E为锯片基体厚度，单位为mm，Ls为刀头长度，单位为mm，δmin为基体与刀头结合面最小断裂强度，单位为MPa，激光焊接一般取600MPa。经计算对40×3.2×10规格刀头的锯片，其MPA要求的最低19.4N·m，用扭力扳手进行扭力检测，扭力<50N·m时，未出现掉齿。根据密度、硬度、焊缝焊接强度及磨损度检测结果，一种激光焊接金刚石锯片过渡层预合金粉可以满足金刚石工具激光焊接要求。

Claims (6)

1.一种激光焊接金刚石锯片过渡层粉，它由以下重量份数的原料制成：
一种激光焊接金刚石锯片过渡层用预合金粉的制备方法，其步骤是：
A、称取一定比例的铁、镍、钴、铜铈合金、铬及锰金属进行熔炼水雾化制粉处理，压力30～60MPa，水流量为40～70L/min得到预合金粉末前驱体；
B、对步骤1处理后的粉末进行烘干，烘干温度控制在100～200℃，烘干时间2～4h；
C、烘干后的粉末进行氧化处理，采用马弗炉，把粉末装盘装入，进行静态氧化，氧化时间为1～2h，氧化温度控制在300～600℃；
D、利用还原炉对混合后的粉末做还原处理，还原温度为400～750℃，氢气流量控制在20～35m3/h，还原时间不低于2h；
E、采用300目筛网进行筛分，得到激光焊接金刚石锯片过渡层用预合金粉末。
2.根据权利要求1所述的一种激光焊接金刚石锯片过渡层粉，其特征在于：
3.根据权利要求1所述的一种激光焊接金刚石锯片过渡层粉，其特征在于：
4.根据权利要求1所述的一种激光焊接金刚石锯片过渡层粉，其特征在于：
5.根据权利要求1所述的一种激光焊接金刚石锯片过渡层粉，其特征在于：
6.根据权利要求1所述的一种激光焊接金刚石锯片过渡层粉，其特征在于：
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