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简介粉末冶金零件的接合工艺和方法有哪些?

2020-05-21 15:56:33

粉末冶金(PM)工艺具有很高的生产率,是从多种材料制造具有特别复杂几何形状的近净形零件的理想选择,这可以很大程度地利用材料,从而很大程度地减少或消除加工等二次加工。二次操作对于通过液态金属加工制造的部件很常见,并且导致制造过程中的额外步骤,从而带来大量成本和浪费。尽管粉末冶金工艺具有明显的优势,但是,由粉末合成的材料的连接仍存在与其固有特性(例如,孔隙率,污染和夹杂物)相关的困难,这些困难往往会影响焊接接头的性能。

本文对当前焊接PM组件的新技术进行了严格的回顾。它还试图确定的焊接工艺,并从初始加工和伴随的材料问题出发,确定PM零件的连接中明显的技术差距,重点是为焊接问题提供解决方案。

PM零件的不同连接过程总结

适用于粉末冶金零件的连接过程可分为固态和液态。诸如弥散结合和钎焊之类的固态工艺主要用于低密度多孔部件。相比之下,具有较高密度或zui小孔隙率的零件通常被视为致密的锻造材料,并且通常使用基于熔合的焊接工艺进行焊接,包括电弧焊,即气体钨极电弧(GTA),气体金属电弧(GMA),电子束(EB)和激光焊接。在某些应用中可以使用其他粘合技术,例如粘合剂粘合和热缩配合,但在此不予考虑。

1、弧焊

PM零件的弧焊可能会产生气孔,并对焊缝完整性产生不利影响。据报道,粉末压块的气密金属电弧焊(GMA)焊接不全致密,可能导致多孔焊缝和焊趾开裂,后者可能是由于原始PM零件的延展性低所致。可以预料,据报道PM零件的密度及其成分会影响焊接过程中的气孔趋势。

粉末冶金零件

另外,据报道,由于孔隙率降低而降低了热导率,由于缓慢冷却,铁质PM零件的焊接可以形成软的珠光体显微组织,这可以容纳应变,否则会引起裂纹。另外,氢可以从金属中扩散出并进入互连的孔中并通过互连的孔,从而降低了对制造氢裂纹的敏感性,其程度被认为是烧结钢比锻钢更耐腐蚀。

对于黑色金属PM零件,还值得一提的是,在进行蒸汽处理(将零件加热到550°C左右的温度并将其暴露于水蒸气)时,会同时形成一层Fe3O 4薄层。在外表面和相互连接的孔隙的表面上,提供了改善的耐腐蚀性,增加的表面硬度,抗压强度和耐磨性。然而,这种或类似的铁类烧结零件的烧结后热处理将阻止令人满意的焊接。问题是由于所形成的氧化膜略微多孔,可能含有水分并具有绝缘作用,因此可能是造成焊缝金属孔隙的原因,也可能是造成焊缝开裂的潜在原因。

还已经尝试将电弧焊(GTAW和GMAW)用于有色金属基复合材料(MMC)系统,例如SiC颗粒增强的Al。据报道,焊缝金属和热影响区中的大孔隙率和分层经常发生。据称,尽管铝合金基体中存在大量颗粒,但仍可进行多种MMC的熔焊,其可焊性与Al相似。

2、激光焊接

PM零件的激光焊接具有很多优点,因为它是高度自动化的过程,具有准确性和控制性。焊接速度只有几m / min,热量输入少,热影响区小,热变形和残余应力也有限。

但是,通常在烧结钢制零件的激光焊接中观察到各种缺陷,例如可能由于快速固化过程中无法从熔体中夹带的气体的夹带而导致的气孔,并且还观察到了中碳零件的氢裂纹的发生,冷,热裂纹的发生。用于烧结钢零件的激光焊接。一位作者建议,可以使用填充焊丝来防止所有这些类型的缺陷,尽管添加填充焊丝是激光焊接中的另一种复杂情况。低碳钢(通常高可达0.3%C)可以令人满意地进行激光焊接,并且据报道,只要两个部件的碳含量都低,就可以将激光焊接到锻件上。但是,由于快速冷却,在接头中形成了坚硬,易碎和氢裂纹敏感的马氏体组织,对中碳C钢(通常为0.3-0.6%C)进行激光焊接似乎很困难。预热可以通过诱导一些细小的珠光体形成较软的贝氏体组织,从而提高韧性,从而改善接头的缺陷耐受性并降低对氢裂纹的敏感性。

气体渗碳钢和油淬火钢被认为很难焊接,因为会形成大量的气孔,这可能是由于油气中夹带了气孔。在其他地方,要注意的是,可以以较低的行进速度和较低的光束功率进行平滑,无间断的焊接。也有报道说,光束编织激光焊接技术可以抑制孔隙,增加熔融金属的宽深比有利于气泡在焊接区的逸出。

据报道,烧结不锈钢(316L级)的激光焊接非常容易,因此接头良好。在烧结铝合金的试验中,由于形成气孔导致焊缝松软,很难获得牢固的接头。据认为,氧化是可能的原因,当激光能量比金属吸收更多的氧化物时,可能会产生局部过热的斑点,另一种可能性是氧化物吸收了水分,并在焊接过程中释放了水分。


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