專利名稱：雙金屬復(fù)合鋸條的焊接方法及其設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種雙金屬復(fù)合鋸條的焊接方法及其設(shè)備。
背景技術(shù)：
雙金屬復(fù)合鋸條用于金屬鋸床。雙金屬復(fù)合鋸條采用高性能的高速鋼齒部材料和優(yōu)質(zhì)的彈簧鋼帶體材料，其齒部具有良好的紅硬性，而帶體能保持很高的疲勞強(qiáng)度，可高速鋸削各類黑色金屬和有色金屬。雙金屬復(fù)合鋸條是一種既省原材料又降低能源消耗的新型鋸削刃具。雙金屬復(fù)合鋸條可以制成各種寬度、齒形和齒距的規(guī)格，適合各類臥(立)式帶鋸床使用。雙金屬復(fù)合鋸條是將高速鋼和彈簧鋼焊接成一體后，再經(jīng)過銑齒和分齒等工藝制作而成。
真空電子束焊接是所有焊接手段中焊縫深寬比最高的焊接方式。雙金屬復(fù)合鋸條的齒部采用了高速鋼，在焊接過程中必須保證不能對齒部足夠區(qū)域引起熱影響。采用真空電子束焊接正是利用了它具有最窄的焊縫，從而保證對盡可能窄的高速鋼焊接后仍然留有足夠的高性能齒部材料。正因?yàn)槿绱?，目前，雙金屬復(fù)合鋸條中的高速鋼和彈簧鋼都是通過電子束真空焊接而成一體的，真空電子束焊接的缺點(diǎn)在于其必須在真空下進(jìn)行，操作復(fù)雜設(shè)備造價(jià)高。
采用激光束焊接雙金屬復(fù)合鋸條可以克服真空電子束焊接的缺點(diǎn)，但由于傳統(tǒng)的激光焊接的焊縫深寬比比真空電子束的焊縫深寬比小，這樣對同樣厚度的雙金屬復(fù)合鋸條，激光焊接的焊縫較真空電子束焊接的焊縫寬，因此在同樣的齒部寬度要求下，激光焊接時(shí)要求更寬的高速鋼材料，由此所帶來的成本增加是不能被接受的。而且在整個(gè)厚度方向上的焊縫不均勻，激光焊接焊縫在厚度方向上存在“焊縫入口大出口小”的焊縫寬度不均勻問題。
傳統(tǒng)的激光焊接原理是，激光通過聚焦系統(tǒng)聚焦垂直照射在需要焊接的兩塊鋼板的連接處，當(dāng)激光功率密度達(dá)到106～107W/cm2時(shí)，功率輸入遠(yuǎn)大于熱傳導(dǎo)、對流及輻射散熱的速率，材料表面發(fā)生汽化而形成匙孔，孔內(nèi)金屬蒸汽壓力與四周液體的靜力和表面張力形成動(dòng)態(tài)平衡，激光可以通過孔中直射到孔底，稱為匙孔效應(yīng)(Keyhole Effect)。匙孔的作用和黑體一樣，能將射入的激光能量完全吸收，激光停止后四周的熔化金屬迅速將小孔填滿而成焊縫。
真空電子束焊接與傳統(tǒng)的激光焊接一樣，其核心都是形成一個(gè)引孔(或稱為匙孔)將能量引入，電子束或激光束通過垂直照射在焊縫表面形成引孔將電子束或激光束能量引入厚度方向。但由于單電子能量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于單光子的能量，因此真空電子束的穿透能力比激光束強(qiáng)，所以真空電子束焊接的深寬比一般比激光焊接的深寬比大，真空電子束焊接的焊縫一般比激光焊接的焊縫更窄更直。這樣在雙金屬復(fù)合鋸條對焊縫要求很高的領(lǐng)域，真空電子束焊接比一般激光焊接的焊接質(zhì)量更有優(yōu)勢，但激光焊接則在操作和穩(wěn)定性上更有優(yōu)勢。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，提供了一種雙金屬復(fù)合鋸條的激光焊接方法及其設(shè)備。該焊接方法可以實(shí)現(xiàn)更窄的上下寬度一致的焊縫寬度。所用設(shè)備結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，便于實(shí)施。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是一種雙金屬復(fù)合鋸條的焊接方法，其特征在于將待焊接的雙金屬之間構(gòu)成20～80度的角，經(jīng)過聚焦的激光束沿著與雙金屬水平的方向照射在待焊接處，熔化雙金屬的整個(gè)厚度方向，在激光束照射過程中拉動(dòng)雙金屬，使得雙金屬逐步熔化，熔化的雙金屬壓合焊接復(fù)合在一起。
實(shí)現(xiàn)上述方法的設(shè)備包括激光器、聚焦系統(tǒng)、壓合裝置，其特征在于所述壓合裝置的結(jié)構(gòu)為，在支架的三個(gè)側(cè)面上分別開有槽，雙金屬分別穿過其中的兩個(gè)槽，二個(gè)擠壓輥分別位于雙金屬結(jié)合部位的兩側(cè)，在側(cè)面上開有通光孔。
本發(fā)明相比現(xiàn)有技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn)(1)激光束直接照射在焊接厚度部位，不需要像傳統(tǒng)的激光深熔焊那樣形成一個(gè)“引孔”，在同樣的熔化厚度情況下，可以避免“引孔”帶來的焊縫寬度，實(shí)現(xiàn)更窄的焊縫寬度。
(2)激光束直接照射在焊接厚度部位，因此在整個(gè)厚度方向上的焊縫完全一致均勻，避免了一般激光焊接焊縫在厚度方向上的“焊縫入口大出口小”的焊縫寬度不均勻問題。
(3)激光束直接照射在焊接厚度部位，使焊接速度更快、焊接質(zhì)量更好，更加節(jié)省高速鋼材料，成本大大降低。
(4)所用設(shè)備結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，便于實(shí)施。


圖1為本發(fā)明中雙金屬位置關(guān)系的示意圖。
圖2為本發(fā)明中焊接雙金屬復(fù)合鋸條所用設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
以下結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
如圖1、圖2所示，焊接雙金屬復(fù)合鋸條所用設(shè)備包括激光器1、由兩個(gè)聚焦鏡2、3組成的聚焦系統(tǒng)、壓合裝置4，壓合裝置4的結(jié)構(gòu)為，在支架5的側(cè)面6上開有槽11，在側(cè)面7上開有槽12，在側(cè)面8上開有槽13，金屬15穿過槽11、12，金屬16穿過槽11、13，待焊接的雙金屬15、16之間構(gòu)成的角度α可以為20度，或50度，或80度等，擠壓輥9、10分別位于雙金屬15、16結(jié)合部位的兩側(cè)，保證結(jié)合部位的準(zhǔn)確定位，在側(cè)面7或側(cè)面8上開有通光孔14。
激光器1可采用連續(xù)的CO2或YAG高功率激光器，輸出的高功率激光束，通過光學(xué)系統(tǒng)聚焦成長度為1.2mm～1.5mm，寬度為0.5～1.5mm的光斑，由于鋸條的典型厚度是1.0～1.1mm，因此，長度為1.2mm～1.5mm的聚焦光束可以直接熔化鋸條結(jié)合部位的整個(gè)厚度方向。所述擠壓輥9、10可以裝在支架5上，也可裝在另外設(shè)置的基座上。
將聚焦后的激光束17沿著與雙金屬15、16水平的方向通過通光孔14照射在待焊接α角處，熔化雙金屬15、16的整個(gè)厚度方向，在激光束17照射過程中，可利用夾送輥或其它裝置向外拉動(dòng)雙金屬15、16，使得雙金屬15、16逐步熔化，熔化的雙金屬15、16在擠壓輥9、10的壓合下直接融合在一起，完成焊接過程。
因雙金屬復(fù)合鋸條的齒部高速鋼16非常窄，可以任意扭曲，將兩種金屬15、16結(jié)合部位張開足夠的角度α，就可保證激光束17沿著與雙金屬15、16水平的方向直接照射到結(jié)合部位。
激光束17照射熔化焊接部位最好在保護(hù)氣體條件下進(jìn)行，可防止焊接過程中，雙金屬15、16的焊接部位在高溫下氧化。這時(shí)，需對支架5加以密封，其內(nèi)填充有保護(hù)氣體，保護(hù)氣體可為氮?dú)狻鍤?、二氧化碳等，通光?4采用透鏡或透光材料密封。
權(quán)利要求
1.一種雙金屬復(fù)合鋸條的焊接方法，其特征在于將待焊接的雙金屬(15)、(16)之間構(gòu)成20～80度的角(α)，經(jīng)過聚焦的激光束(17)沿著與雙金屬(15)、(16)平行的方向照射在待焊接處，熔化雙金屬(15)、(16)的整個(gè)厚度方向，在激光束(17)照射過程中拉動(dòng)雙金屬(15)、(16)，使得雙金屬(15)、(16)逐步熔化，熔化的雙金屬(15)、(16)壓合焊接復(fù)合在一起。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙金屬復(fù)合鋸條的焊接方法，其特征在于激光束(17)照射熔化焊接部位在保護(hù)氣體條件下進(jìn)行。
3.一種用于權(quán)利要求1所述方法的設(shè)備，包括激光器、聚焦系統(tǒng)、壓合裝置，其特征在于所述壓合裝置(4)的結(jié)構(gòu)為，在支架(5)的三個(gè)側(cè)面(6)、(7)、(8)上分別開有槽(11)、(12)、(13)，雙金屬(15)、(16)分別穿過其中的兩個(gè)槽(11)、(12)，(11)、(13)，二個(gè)擠壓輥(9)、(10)分別位于雙金屬(15)、(16)結(jié)合部位的兩側(cè)，在側(cè)面(7)或側(cè)面(8)上開有通光孔(14)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的設(shè)備，其特征在于對支架(5)加以密封，其內(nèi)填充有保護(hù)氣體，通光孔(14)采用透鏡或透光材料密封。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種雙金屬復(fù)合鋸條的焊接方法及其設(shè)備，該方法是將待焊接的雙金屬之間構(gòu)成20～80度的角，經(jīng)過聚焦的激光束沿著與雙金屬平行的方向照射在待焊接處，熔化雙金屬的整個(gè)厚度方向，在激光束照射過程中拉動(dòng)雙金屬，使得雙金屬逐步熔化，熔化的雙金屬壓合焊接在一起。用于所述方法的設(shè)備包括激光器、聚焦系統(tǒng)、壓合裝置，壓合裝置的結(jié)構(gòu)為，在支架的三個(gè)側(cè)面上分別開有槽，雙金屬分別穿過其中的兩個(gè)槽，二個(gè)擠壓輥分別位于雙金屬結(jié)合部位的兩側(cè)，在一個(gè)側(cè)面上開有通光孔，聚焦后的激光束通過通光孔照射在待焊接處。該焊接方法可以實(shí)現(xiàn)更窄的上下寬度一致的焊縫寬度，使焊接速度更快、焊接質(zhì)量更好，更加節(jié)省高速鋼材料，成本大大降低。
文檔編號(hào)B23K26/42GK1718352SQ200510019099
公開日2006年1月11日 申請日期2005年7月15日 優(yōu)先權(quán)日2005年7月15日
發(fā)明者陳培鋒, 王英, 薛原, 朱明珠 申請人:華中科技大學(xué)