專利名稱：焊接燒結(jié)成形體的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種焊接燒結(jié)模制體的方法，所述燒結(jié)模制體包括殘留的氣孔，并且所述燒結(jié)模制體在之后的焊縫區(qū)域內(nèi)被激光束所熔化。
背景技術(shù)：
原則上，能夠通過(guò)焊接將燒結(jié)鋼所制造的模制體與其它的鋼組件相連接，所述焊接的發(fā)生與這些組件是否由粉末冶金制造而成無(wú)關(guān)。然而，人們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，通過(guò)激光束熔化燒結(jié)材料所獲得的焊縫上具有相當(dāng)多的氣孔，因而不能滿足在強(qiáng)度方面更高的要求。

發(fā)明內(nèi)容
因而，本發(fā)明的目標(biāo)是提供一種焊接具有殘留氣孔的燒結(jié)模制體的方法，所述焊接是在上文種提到方法的激光束的幫助下進(jìn)行的，所述焊接方法按照下述方式進(jìn)行連接兩個(gè)可焊接組件，其中至少一個(gè)組件包括燒結(jié)模制體，所獲得的焊縫的強(qiáng)度可以比得上非燒結(jié)組件之間的焊縫的強(qiáng)度。
本發(fā)明按照下述方式已經(jīng)完成上述目標(biāo)，即，在模制體熔化過(guò)程中，脫氧劑(deoxidizer)至少大致地將大氣氧從焊縫區(qū)域模制體的小孔中束縛住，并且以細(xì)致地分散的氧化物的形式嵌入于焊縫中。
本發(fā)明基于如下的目標(biāo)，即，在模制體熔化過(guò)程中，大氣氧導(dǎo)致在稍后將要形成焊縫的區(qū)域內(nèi)的燒結(jié)模制體的小孔中的反應(yīng)，所述反應(yīng)會(huì)聯(lián)系到熔體的起泡，因而通過(guò)束縛大氣氧，起泡反應(yīng)受到抑制，所以能夠獲得相當(dāng)致密的焊縫。由于這個(gè)原因，在模制體熔化過(guò)程中，使用脫氧劑將大氣氧從模制體的小孔束縛到氧化物中，這些氧化物以細(xì)致地分散的方式嵌入到焊縫中，不會(huì)對(duì)焊縫的強(qiáng)度造成任何不利的影響。
為了利用脫氧劑把來(lái)自燒結(jié)模制體小孔的大氣氧束縛住，借助于保護(hù)性氣體，粉末形式的脫氧劑被注入到焊縫的熔體之中，在焊縫處脫氧劑將會(huì)由于激光束等離子區(qū)的高溫而熔化，并且脫氧劑還將被熔體的運(yùn)動(dòng)帶到焊縫深處，從而能夠以細(xì)致地分散的氧化物的形式束縛過(guò)量的大氣氧。
另外一種在焊縫區(qū)域的熔化過(guò)程中提供脫氧劑以束縛來(lái)自于燒結(jié)模制體小孔的大氣氧的可能性是，在燒結(jié)之前，至少在之后的焊縫區(qū)域處，以細(xì)致地分散的方式將脫氧劑嵌入到模制體中，從而在燒結(jié)模制體熔化時(shí)，已經(jīng)嵌入到之后的焊縫區(qū)域的脫氧劑就能夠按照已經(jīng)描述的方式發(fā)揮效用。最后，脫氧劑可以以之后焊縫區(qū)域的覆層的形式被施加到模制體上，這相應(yīng)地導(dǎo)致，在連接待焊組件之后，足夠量的脫氧劑存在于熔化區(qū)域中，以抑制熔體的起泡。
在選擇脫氧劑時(shí)，必須保證對(duì)氧的束縛能量大于對(duì)燒結(jié)模制體的合金元素的束縛能量。而且，不要因結(jié)合到焊縫中的成形氧化物對(duì)焊縫的性質(zhì)而造成不利影響。當(dāng)硅和/或鈦或者一種它們的組合物被用于作為脫氧劑與鋼燒結(jié)材料一起時(shí)，這些條件可以按照有利的方式實(shí)現(xiàn)。特別是，硅抵消了焊縫的變脆，并且提高了相對(duì)于燒結(jié)鋼中高碳含量的可焊性。
當(dāng)模制體在散焦激光束的幫助下被焊接時(shí)，燒結(jié)材料的熔化具有一個(gè)較大的寬度，使得熔體能夠連續(xù)的從邊界區(qū)域流向焊縫的深處，從而在所需要的焊接深度內(nèi)允許一個(gè)良好的焊接連接。在這個(gè)連接中必須注意到，作為燒結(jié)模制體上殘留氣孔的結(jié)果，在熔化的燒結(jié)材料固化后所獲得的焊縫區(qū)域的體積會(huì)縮小。
通過(guò)焊接的燒結(jié)模制體的連接需要將目標(biāo)干燥，使目標(biāo)的焊縫區(qū)域上沒有油或脂。為了避免對(duì)下述情況的擔(dān)心，即，在準(zhǔn)備焊接連接的過(guò)程中，清潔模制體時(shí)，在清潔的表面上的小孔內(nèi)的氧富集，可以在焊接之前通過(guò)在還原的保護(hù)氣體氣氛或者低氧氣氛下的熱處理對(duì)所述燒結(jié)模制體清潔?？梢酝ㄟ^(guò)退火或者閃蒸(flashing off)而獲得無(wú)油和無(wú)脂表面，所述退火是在還原的保護(hù)氣體下進(jìn)行的，所述閃蒸在空氣缺乏以及沒有附加的大氣氧進(jìn)入清潔的小孔中的條件下進(jìn)行的。


下面將參考下述附圖，解釋按照本發(fā)明的方法圖1圖示了焊接燒結(jié)模制體的設(shè)備的示意圖；圖2圖示了位于非燒結(jié)和燒結(jié)模制體之間的焊縫，該焊縫是按照本發(fā)明的方法制造出來(lái)的，其中，脫氧劑按照細(xì)致地分散的方式，被結(jié)合到了燒結(jié)模制體之中；圖3按照?qǐng)D2圖示了焊縫，其中，脫氧劑被嵌入到了接收焊縫的模制體的邊界區(qū)域；圖4也圖示了焊縫的視圖，其中的燒結(jié)模制體包括脫氧劑覆層。
具體實(shí)施例方式
按照所描述的實(shí)施例，通過(guò)焊接將燒結(jié)模制體1連接到非燒結(jié)組件2上，使得燒結(jié)模制體1和非燒結(jié)組件2的材料在之后的焊縫3的區(qū)域優(yōu)選地被激光頭5的散焦激光束4熔化，如圖1所示。由于在模制體1的燒結(jié)材料的熔化過(guò)程中，來(lái)自模制體1的小孔的大氣氧造成了熔體的起泡，因而獲得了有氣孔的焊縫，除非針對(duì)熔體的起泡做了特殊的預(yù)防措施。出于這一目的，在燒結(jié)材料的熔化過(guò)程中，脫氧劑被用于與來(lái)自模制體1的小孔的大氣氧反應(yīng)，并形成氧化物，所述氧化物以細(xì)致地分散的方式結(jié)合到焊縫3中，而不損害焊縫3的強(qiáng)度。通過(guò)使用相應(yīng)的氧化劑，可以獲得致密的焊縫3，在強(qiáng)度方面，上述焊縫顯然可以比得上兩個(gè)非燒結(jié)組件之間的焊縫強(qiáng)度。
參照?qǐng)D1，脫氧劑，如硅，以粉末的形式被吹到激光束區(qū)域的熔體之中，并且上述過(guò)程是在保護(hù)性氣體條件下發(fā)生的，以防止附加的大氣氧的引入。噴嘴6被用于向熔體中噴射粉末狀脫氧劑，一方面脫氧劑粉末以劑量的方式經(jīng)過(guò)管線7被供給到上述噴嘴，另一方面上述噴嘴還與保護(hù)性氣體的壓力管線8相連，從而使得粉末狀脫氧劑能夠在保護(hù)性氣體的保護(hù)下被噴射到熔體中。由于激光束等離子區(qū)的高溫，所述脫氧劑被熔化，并且被熔體的運(yùn)動(dòng)帶到焊縫深處，在該處脫氧劑與來(lái)自小孔的氧結(jié)合形成氧化物，所述氧化物以細(xì)致地分散的方式嵌入于焊縫中。脫氧劑的滲透深度取決于焊接深度、焊接速度以及焊縫的形狀，可以根據(jù)這些參數(shù)設(shè)定脫氧劑的滲透深度。
為了保證脫氧劑能夠均勻地分布在燒結(jié)材料的熔化區(qū)域中，可以通過(guò)分別將燒結(jié)粉末與脫氧劑粉末混合的方法實(shí)現(xiàn)以細(xì)致地分布的方式將脫氧劑嵌入到模制體1中的目的。細(xì)致地分散的脫氧劑如圖2中的點(diǎn)9所指示。為了避免在模制體的燒結(jié)過(guò)程中燒結(jié)粉末和脫氧劑粉末之間發(fā)生不希望的反應(yīng)，因而必須選擇相應(yīng)的脫氧劑。而且，還必須考慮到在燒結(jié)過(guò)程中定量供給脫氧劑時(shí)脫氧劑與燒結(jié)粉末之間的潛在反應(yīng)，以提供足量的脫氧劑，從而能夠在由于激光束所造成的燒結(jié)材料的熔化過(guò)程中，將來(lái)自小孔的氧束縛住。自然，束縛氧所需的脫氧劑的量取決于殘留的氣孔，以及相應(yīng)的待束縛的大氣氧的量。
參照?qǐng)D3，燒結(jié)模制體1上的脫氧劑沉積物9的區(qū)域被限定在包含焊縫3的邊界區(qū)域，從而使得在模制體1的燒結(jié)過(guò)程之中發(fā)生的脫氧劑與燒結(jié)粉末之間的任何反應(yīng)都被限制在這個(gè)邊界區(qū)域內(nèi)。
參照?qǐng)D4，脫氧劑以覆層10的形式被施加在模制體1上。作為上述覆層10的結(jié)果，在燒結(jié)材料的熔化過(guò)程中能夠提供充足的脫氧劑，以將來(lái)自燒結(jié)材料小孔的大氣氧束縛，并防止熔化材料的起泡。
雖然實(shí)施例只圖示了位于燒結(jié)模制體1和非燒結(jié)組件2之間的焊接連接，但是，按照本發(fā)明的方法卻不限于燒結(jié)和非燒結(jié)結(jié)構(gòu)部件的連接。應(yīng)當(dāng)理解，通過(guò)焊接，兩個(gè)燒結(jié)模制部件也能夠按照上述方式相互連接。
權(quán)利要求
1.一種焊接燒結(jié)模制體的方法，所述燒結(jié)模制體包括殘留氣孔，并且所述燒結(jié)模制體在之后的焊縫區(qū)域內(nèi)被激光束熔化，其特征在于在所述模制體的熔化過(guò)程中，大氣氧從焊縫區(qū)域的燒結(jié)模制體的小孔至少大致地被脫氧劑束縛住，并以細(xì)致地分散的氧化物的形式嵌入到焊縫中。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于通過(guò)采用保護(hù)性氣體，所述脫氧劑以粉末的形式被注入到焊縫的熔體之中。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于在燒結(jié)之前，所述脫氧劑以細(xì)致地分散的方式嵌入在之后的焊縫區(qū)域的燒結(jié)模制體中。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于在焊接之前，所述脫氧劑以覆層的形式被施加在之后的焊縫區(qū)域的燒結(jié)模制體上。
5.如權(quán)利要求1-4任一權(quán)利要求所述的方法，其特征在于采用硅和/或鈦或者一種它們的組合物作為脫氧劑。
6.如權(quán)利要求1-5任一權(quán)利要求所述的方法，其特征在于所述模制體在散焦激光束的幫助下被熔化。
7.如權(quán)利要求1-6任一權(quán)利要求所述的方法，其特征在于在焊接之前，通過(guò)在還原的保護(hù)性氣體氣氛或低氧氣氛下進(jìn)行的熱處理對(duì)燒結(jié)模制體進(jìn)行清潔。
全文摘要
本發(fā)明描述了一種焊接燒結(jié)模制體(1)的方法，所述燒結(jié)模制體包括殘留氣孔，并且，所述燒結(jié)模制體的之后的焊縫(3)區(qū)域被激光束(4)熔化。為了獲得致密的焊縫，在模制體(1)的熔化過(guò)程中，大氣氧從焊縫區(qū)域的模制體(1)的小孔至少大致地被脫氧劑束縛住，并且以細(xì)致地分散的氧化物的形式嵌入到焊縫(3)中。
文檔編號(hào)B23K26/32GK1988980SQ200580025236
公開日2007年6月27日 申請(qǐng)日期2005年4月13日 優(yōu)先權(quán)日2004年5月26日
發(fā)明者彼得·奧思, 雷芒德·拉茲 申請(qǐng)人:米巴辛特奧地利股份有限公司