Анотація
Лазерне зварювання стало ключовою технологією у виробництві високо{0}}ефективних алмазних пильних полотен, пропонуючи явні переваги перед звичайними методами з’єднання, такими як цілісне спікання та радіочастотне зварювання. Ця стаття містить вичерпний огляд процесу лазерного зварювання алмазних пильних полотен, зосереджуючись на критичній ролі матеріалів перехідного шару, оптимізації параметрів зварювання та результуючих мікроструктурних характеристиках і механічних властивостях. Спираючись на останні експериментальні та чисельні дослідження моделювання, у статті розглядається, як потужність лазера та швидкість зварювання впливають на якість зварного шва, стійкість до втоми та міцність зубів. Результати показують, що оптимізовані параметри-зокрема потужність зварювання приблизно 1600–1700 Вт і швидкість зварювання 26 мм/с або 1400 мм/хв-забезпечують чудову міцність і надійність з’єднання. У статті також обговорюється мікроструктурна еволюція в зоні плавлення та зоні-термічного впливу, підкреслюючи формування мартенситних структур і явища фазової сегрегації. Нарешті, нові тенденції в автоматизованих системах годування та системах чисельного моделювання досліджуються як шляхи для подальшого вдосконалення процесу.
1. Вступ
Алмаз, відомий своєю винятковою твердістю, зносостійкістю та високою теплопровідністю, широко використовується для промислового різання, включаючи обробку каменю, бетону, асфальту та інших твердих, крихких матеріалів. Алмазні пильні диски зазвичай складаються з трьох компонентів: сталевої матриці (підкладки), алмазно-просоченого робочого шару та перехідного шару, який сприяє металургійному зв’язку між робочим шаром і підкладкою. Досягнення надійного високо-міцного з’єднання між алмазним композитним сегментом і металевою підкладкою залишається надзвичайно складним завданням.
Традиційні методи з’єднання, включаючи цілісне спікання, пайку та радіочастотне зварювання, мають значні обмеження. Інтегральне спікання погано-підходить для виробництва великих-інструментів через складний процес виробництва, тоді як радіочастотне зварювання часто страждає від недостатньої міцності та точності. Більше того, концентрація напруги на межі з’єднання може призвести до передчасного виходу з ладу за суворих умов експлуатації, таких як сухе різання, де охолодження мінімальне, а термічний цикл інтенсивний.
Технологія лазерного зварювання стала кращою альтернативою для виготовлення алмазних дисків. Він забезпечує глибоке проникнення, високу ефективність, велику площу плавлення та здатність витримувати високі-температурні впливи без забруднення повітря. Однак пряме лазерне зварювання між алмазними сегментами та сталевою підкладкою часто призводить до пористості, розтріскування та недостатньої міцності з’єднання через значну температурну невідповідність і утворення крихких інтерметалічних сполук. Запровадження перехідного шару-зазвичай товщиною 1–2 мм-довело ефективність у пом’якшенні цих проблем, забезпечуючи поступову зміну властивостей матеріалу, зменшуючи термічну напругу та сприяючи металургійному з’єднанню.
У цій статті синтезовано поточні дослідження лазерного зварювання алмазних пильних полотен з акцентом на оптимізації параметрів, мікроструктурних характеристиках та оцінці механічних характеристик. Він також досліджує останні інновації в-проектуванні процесів на основі моделювання та автоматизованих виробничих системах.
2. Роль перехідного шару
Перехідний шар є критично важливим чинником якості зварного шва в алмазних пильних полотнах, зварених лазером. Його основними функціями є компенсація невідповідності теплового розширення між алмазним композитом і сталевою підкладкою, запобігання утворенню крихких інтерметалічних фаз і забезпечення достатньої міцності з’єднання.
Попередньо{0}}леговані порошки стають все більш важливими як матеріали для перехідного шару. Загальні склади включають суміші Cu-Co-Fe та Ni-Cr-Cu, які збалансовують вартість, можливість формування та сумісність як з алмазним робочим шаром, так і зі сталевою матрицею. Включення міді покращує здатність до формування та щільність маси, тоді як кобальт і нікель покращують змочуваність і сприяють зміцненню твердого-розчину. Примітно, що перехідний шар не повинен містити металів із -температурою плавлення-, які можуть випаровуватися під час зварювання, оскільки це створить пористість і послабить з’єднання.
Не менш важливим є ущільнення спеченого перехідного шару. Недостатня щільність може утворювати зварювальні пори, що призводить до зниження міцності з’єднання. Вибраний матеріал перехідного шару також має мати належну теплопровідність, стійкість до окислення та корозії, щоб забезпечити довгострокову-надійність у складних умовах різання.
