چکیده
جوشکاری لیزری بهعنوان یک فناوری محوری در ساخت{0}تیغهای اره الماسی با کارایی بالا ظاهر شده است و مزایای متمایزی را نسبت به روشهای اتصال مرسوم مانند تف جوشی انتگرال و جوشکاری فرکانس رادیویی ارائه میکند. این مقاله یک بررسی جامع از فرآیند جوشکاری لیزری برای تیغههای اره الماس با تمرکز بر نقش حیاتی مواد لایه انتقالی، بهینهسازی پارامترهای جوشکاری و ویژگیهای ریزساختاری و خواص مکانیکی حاصل را ارائه میکند. این مقاله با تکیه بر مطالعات شبیهسازی تجربی و عددی اخیر، چگونگی تاثیرگذاری قدرت لیزر و سرعت جوش بر کیفیت جوش، مقاومت در برابر خستگی و استحکام دندان را بررسی میکند. یافتهها نشان میدهد که پارامترهای بهینهشده بهویژه قدرت جوش تقریباً 1600-1700 وات و سرعت جوش 26 میلیمتر بر ثانیه یا 1400 میلیمتر در دقیقه{9} استحکام و قابلیت اطمینان بالاتری را ارائه میدهند. این مقاله همچنین در مورد تکامل ریزساختاری در ناحیه همجوشی و منطقه تحت تأثیر گرما بحث میکند و شکلگیری ساختارهای مارتنزیتی و پدیدههای جداسازی فاز را برجسته میکند. در نهایت، روندهای نوظهور در سیستمهای تغذیه خودکار و چارچوبهای شبیهسازی عددی بهعنوان مسیرهایی برای اصلاح بیشتر فرآیند بررسی میشوند.
1. مقدمه
الماس که به دلیل سختی استثنایی، مقاومت در برابر سایش و رسانایی حرارتی بالا مشهور است، به طور گسترده در کاربردهای برش صنعتی، از جمله پردازش سنگ، بتن، آسفالت و سایر مواد سخت و شکننده استفاده می شود. تیغه های اره الماسی معمولاً از سه جزء تشکیل شده است: یک زمینه فولادی (زیر لایه)، یک لایه کاری آغشته به الماس، و یک لایه انتقالی که پیوند متالورژیکی بین لایه کار و زیرلایه را تسهیل می کند. دستیابی به یک اتصال قابل اعتماد و استحکام{3} بالا بین بخش کامپوزیت الماس و زیرلایه فلزی همچنان یک چالش بزرگ است.
روش های اتصال سنتی، از جمله تف جوشی انتگرال، لحیم کاری، و جوشکاری فرکانس رادیویی با محدودیت های قابل توجهی روبرو هستند. تف جوشی یکپارچه به دلیل فرآیند تولید پیچیدهاش برای تولید ابزارهای بزرگ-مناسب نیست، در حالی که جوشکاری فرکانس رادیویی اغلب از استحکام و دقت کافی رنج میبرد. علاوه بر این، تمرکز تنش در سطح مشترک میتواند منجر به شکست زودرس در شرایط عملیاتی سخت مانند برش خشک شود، جایی که خنکسازی حداقل است و چرخه حرارتی شدید است.
فناوری جوش لیزری به عنوان یک جایگزین برتر برای ساخت تیغه اره الماس ظاهر شده است. نفوذ عمیق، راندمان بالا، منطقه همجوشی بزرگ، و توانایی مقاومت در برابر ضربههای دمایی{1} بالا بدون اینکه آلودگی هوا به خطر بیفتد را ارائه میکند. با این حال، جوش مستقیم لیزری بین قطعات الماس و زیرلایه فولادی اغلب منجر به تخلخل، ترک خوردگی و استحکام ناکافی اتصال به دلیل عدم تطابق حرارتی قابل توجه و تشکیل ترکیبات بین فلزی شکننده می شود. معرفی یک لایه انتقالی-معمولاً با ضخامت 1-2 میلیمتر{7}}با ایجاد تغییر تدریجی در خواص مواد، کاهش تنش حرارتی، و تقویت پیوند متالورژیکی در کاهش این مسائل مؤثر بوده است.
این مقاله تحقیقات فعلی در مورد جوشکاری لیزری تیغههای اره الماس را با تأکید بر بهینهسازی پارامتر، خصوصیات ریزساختاری و ارزیابی عملکرد مکانیکی ترکیب میکند. همچنین نوآوریهای اخیر در طراحی فرآیند مبتنی بر شبیهسازی-و سیستمهای تولید خودکار را بررسی میکند.
2. نقش لایه انتقال
لایه انتقال یک عامل تعیین کننده مهم در کیفیت جوش در تیغه های اره الماسی جوش داده شده لیزری-است. عملکرد اصلی آن عبارت است از ایجاد عدم تطابق انبساط حرارتی بین کامپوزیت الماس و زیرلایه فولادی، جلوگیری از تشکیل فازهای بین فلزی شکننده و اطمینان از استحکام کافی اتصال.
پودرهای پیش{0}آلیاژ شده به عنوان مواد لایه گذار اهمیت فزاینده ای پیدا کرده اند. فرمولهای متداول شامل مخلوطهای مس-Co-Fe و Ni{4}}Cr-Cu است که هزینه، شکلپذیری و سازگاری را با لایه کار الماس و ماتریس فولاد متعادل میکند. گنجاندن مس شکلپذیری و چگالی جرم را بهبود میبخشد، در حالی که کبالت و نیکل ترشوندگی را افزایش میدهند و تقویت-محلول جامد را تقویت میکنند. قابلتوجه، لایه انتقال باید عاری از فلزات با نقطه ذوب پایین باشد که میتوانند در حین جوشکاری تبخیر شوند، زیرا باعث ایجاد تخلخل و تضعیف اتصال میشود.
تراکم لایه انتقال متخلخل به همان اندازه مهم است. چگالی ناکافی می تواند منافذ جوش را ایجاد کند و منجر به کاهش استحکام مفصل شود. مواد لایه انتقال انتخاب شده همچنین باید رسانایی حرارتی مناسب، مقاومت در برابر اکسیداسیون و مقاومت در برابر خوردگی را نشان دهد تا از قابلیت اطمینان درازمدت در محیط های برش سخت اطمینان حاصل شود.
