Anotacija
Lazerinis suvirinimas tapo pagrindine technologija gaminant didelio našumo{0}}deimantinius pjūklo geležtes, turinčias aiškių pranašumų, palyginti su įprastiniais sujungimo būdais, tokiais kaip integruotas sukepinimas ir radijo dažnio suvirinimas. Šiame straipsnyje pateikiama išsami deimantinių pjovimo diskų suvirinimo lazeriu proceso apžvalga, daugiausia dėmesio skiriant kritiniam pereinamojo sluoksnio medžiagų vaidmeniui, suvirinimo parametrų optimizavimui ir gaunamoms mikrostruktūrinėms charakteristikoms bei mechaninėms savybėms. Remiantis naujausiais eksperimentiniais ir skaitmeniniais modeliavimo tyrimais, straipsnyje nagrinėjama, kaip lazerio galia ir suvirinimo greitis įtakoja suvirinimo kokybę, atsparumą nuovargiui ir dantų stiprumą. Rezultatai rodo, kad optimizuoti parametrai -konkrečiai, kai suvirinimo galia yra maždaug 1600–1700 W ir suvirinimo greitis 26 mm/s arba 1400 mm/min{9}}, užtikrina didesnį jungties stiprumą ir patikimumą. Straipsnyje taip pat aptariama mikrostruktūrų raida sintezės zonoje ir šilumos{11}}paveiktoje zonoje, pabrėžiant martensitinių struktūrų formavimąsi ir fazių segregacijos reiškinius. Galiausiai, naujos automatizuotų šėrimo sistemų ir skaitmeninių modeliavimo sistemų tendencijos yra nagrinėjamos kaip tolesnio proceso tobulinimo būdai.
1. Įvadas
Deimantas, garsėjantis išskirtiniu kietumu, atsparumu dilimui ir aukštu šilumos laidumu, plačiai naudojamas pramoniniam pjovimui, įskaitant akmens, betono, asfalto ir kitų kietų, trapių medžiagų apdirbimą. Deimantiniai pjovimo diskai paprastai susideda iš trijų komponentų: plieno matricos (substrato), deimantais impregnuoto darbinio sluoksnio ir pereinamojo sluoksnio, palengvinančio metalurginį ryšį tarp darbinio sluoksnio ir pagrindo. Sukurti patikimą, didelio stiprumo deimantinio kompozito segmento ir metalinio pagrindo jungtį tebėra didžiulis iššūkis.
Tradiciniai sujungimo būdai, įskaitant vientisą sukepinimą, litavimą ir radijo dažnio suvirinimą, susiduria su dideliais apribojimais. Integruotas sukepinimas dėl sudėtingo gamybos proceso-netinka didelių-dydžių įrankių gamybai, o radijo dažnio suvirinimas dažnai kenčia dėl nepakankamo stiprumo ir tikslumo. Be to, įtempių koncentracija jungties sąsajoje gali sukelti priešlaikinį gedimą esant atšiaurioms eksploatavimo sąlygoms, tokioms kaip sausas pjovimas, kai aušinimas yra minimalus ir šiluminis ciklas yra stiprus.
Lazerinio suvirinimo technologija tapo puikia alternatyva deimantinių pjūklų gamybai. Jis pasižymi giliu įsiskverbimu, dideliu efektyvumu, dideliu susiliejimo plotu ir gebėjimu atlaikyti aukštos-temperatūros poveikį, nepakenkiant oro užterštumui. Tačiau tiesioginis lazerinis suvirinimas tarp deimantų segmentų ir plieno pagrindo dažnai sukelia poringumą, įtrūkimus ir nepakankamą jungties stiprumą dėl didelio terminio neatitikimo ir trapių tarpmetalinių junginių susidarymo. Pereinamojo sluoksnio, -paprastai 1–2 mm storio-, įvedimas buvo veiksmingas siekiant sumažinti šias problemas, nes palaipsniui keičiasi medžiagos savybės, sumažinamas šiluminis įtempis ir skatinamas metalurginis sujungimas.
Šiame straipsnyje apibendrinami dabartiniai deimantinių pjovimo diskų suvirinimo lazeriu tyrimai, akcentuojant parametrų optimizavimą, mikrostruktūrų apibūdinimą ir mechaninio veikimo įvertinimą. Jame taip pat nagrinėjamos naujausios modeliavimo{1}}procesų projektavimo ir automatizuotų gamybos sistemų naujovės.
2. Pereinamojo sluoksnio vaidmuo
Pereinamasis sluoksnis yra labai svarbus lazeriu{0}}suvirintų deimantinių pjūklų suvirinimo kokybės veiksnys. Pagrindinės jo funkcijos yra suderinti deimantinio kompozito ir plieno pagrindo šiluminio plėtimosi neatitikimą, užkirsti kelią trapių tarpmetalinių fazių susidarymui ir užtikrinti pakankamą jungties stiprumą.
Iš anksto{0}}legiruoti milteliai tampa vis svarbesni kaip pereinamojo sluoksnio medžiagos. Įprastos formulės apima Cu-Co-Fe ir Ni-Cr-Cu mišinius, kurie subalansuoja kainą, formuojamumą ir suderinamumą su deimantiniu darbiniu sluoksniu ir plieno matrica. Vario įtraukimas pagerina formuojamumą ir masės tankį, o kobaltas ir nikelis pagerina drėkinamumą ir skatina kieto tirpalo stiprinimą. Pažymėtina, kad pereinamajame sluoksnyje neturi būti žemos -lydymosi temperatūros- metalų, kurie gali išgaruoti suvirinimo metu, nes tai sukeltų poringumą ir susilpnintų jungtį.
Ne mažiau svarbus yra sukepinto pereinamojo sluoksnio tankinimas. Dėl nepakankamo tankio gali susidaryti suvirinimo poros, todėl sumažės jungties stiprumas. Pasirinkta pereinamojo sluoksnio medžiaga taip pat turi turėti tinkamą šilumos laidumą, atsparumą oksidacijai ir atsparumą korozijai, kad būtų užtikrintas ilgalaikis -patikimumas sudėtingoje pjovimo aplinkoje.
