专利名称：焊接烧结成形体的方法
技术领域：
本发明涉及一种焊接烧结模制体的方法，所述烧结模制体包括残留的气孔，并且所述烧结模制体在之后的焊缝区域内被激光束所熔化。
背景技术：
原则上，能够通过焊接将烧结钢所制造的模制体与其它的钢组件相连接，所述焊接的发生与这些组件是否由粉末冶金制造而成无关。然而，人们已经发现，通过激光束熔化烧结材料所获得的焊缝上具有相当多的气孔，因而不能满足在强度方面更高的要求。
发明内容
因而，本发明的目标是提供一种焊接具有残留气孔的烧结模制体的方法，所述焊接是在上文种提到方法的激光束的帮助下进行的，所述焊接方法按照下述方式进行连接两个可焊接组件，其中至少一个组件包括烧结模制体，所获得的焊缝的强度可以比得上非烧结组件之间的焊缝的强度。
本发明按照下述方式已经完成上述目标，即，在模制体熔化过程中，脱氧剂(deoxidizer)至少大致地将大气氧从焊缝区域模制体的小孔中束缚住，并且以细致地分散的氧化物的形式嵌入于焊缝中。
本发明基于如下的目标，即，在模制体熔化过程中，大气氧导致在稍后将要形成焊缝的区域内的烧结模制体的小孔中的反应，所述反应会联系到熔体的起泡，因而通过束缚大气氧，起泡反应受到抑制，所以能够获得相当致密的焊缝。由于这个原因，在模制体熔化过程中，使用脱氧剂将大气氧从模制体的小孔束缚到氧化物中，这些氧化物以细致地分散的方式嵌入到焊缝中，不会对焊缝的强度造成任何不利的影响。
为了利用脱氧剂把来自烧结模制体小孔的大气氧束缚住，借助于保护性气体，粉末形式的脱氧剂被注入到焊缝的熔体之中，在焊缝处脱氧剂将会由于激光束等离子区的高温而熔化，并且脱氧剂还将被熔体的运动带到焊缝深处，从而能够以细致地分散的氧化物的形式束缚过量的大气氧。
另外一种在焊缝区域的熔化过程中提供脱氧剂以束缚来自于烧结模制体小孔的大气氧的可能性是，在烧结之前，至少在之后的焊缝区域处，以细致地分散的方式将脱氧剂嵌入到模制体中，从而在烧结模制体熔化时，已经嵌入到之后的焊缝区域的脱氧剂就能够按照已经描述的方式发挥效用。最后，脱氧剂可以以之后焊缝区域的覆层的形式被施加到模制体上，这相应地导致，在连接待焊组件之后，足够量的脱氧剂存在于熔化区域中，以抑制熔体的起泡。
在选择脱氧剂时，必须保证对氧的束缚能量大于对烧结模制体的合金元素的束缚能量。而且，不要因结合到焊缝中的成形氧化物对焊缝的性质而造成不利影响。当硅和/或钛或者一种它们的组合物被用于作为脱氧剂与钢烧结材料一起时，这些条件可以按照有利的方式实现。特别是，硅抵消了焊缝的变脆，并且提高了相对于烧结钢中高碳含量的可焊性。
当模制体在散焦激光束的帮助下被焊接时，烧结材料的熔化具有一个较大的宽度，使得熔体能够连续的从边界区域流向焊缝的深处，从而在所需要的焊接深度内允许一个良好的焊接连接。在这个连接中必须注意到，作为烧结模制体上残留气孔的结果，在熔化的烧结材料固化后所获得的焊缝区域的体积会缩小。
通过焊接的烧结模制体的连接需要将目标干燥，使目标的焊缝区域上没有油或脂。为了避免对下述情况的担心，即，在准备焊接连接的过程中，清洁模制体时，在清洁的表面上的小孔内的氧富集，可以在焊接之前通过在还原的保护气体气氛或者低氧气氛下的热处理对所述烧结模制体清洁。可以通过退火或者闪蒸(flashing off)而获得无油和无脂表面，所述退火是在还原的保护气体下进行的，所述闪蒸在空气缺乏以及没有附加的大气氧进入清洁的小孔中的条件下进行的。
下面将参考下述附图，解释按照本发明的方法图1图示了焊接烧结模制体的设备的示意图；图2图示了位于非烧结和烧结模制体之间的焊缝，该焊缝是按照本发明的方法制造出来的，其中，脱氧剂按照细致地分散的方式，被结合到了烧结模制体之中；图3按照图2图示了焊缝，其中，脱氧剂被嵌入到了接收焊缝的模制体的边界区域；图4也图示了焊缝的视图，其中的烧结模制体包括脱氧剂覆层。
具体实施例方式
按照所描述的实施例，通过焊接将烧结模制体1连接到非烧结组件2上，使得烧结模制体1和非烧结组件2的材料在之后的焊缝3的区域优选地被激光头5的散焦激光束4熔化，如图1所示。由于在模制体1的烧结材料的熔化过程中，来自模制体1的小孔的大气氧造成了熔体的起泡，因而获得了有气孔的焊缝，除非针对熔体的起泡做了特殊的预防措施。出于这一目的，在烧结材料的熔化过程中，脱氧剂被用于与来自模制体1的小孔的大气氧反应，并形成氧化物，所述氧化物以细致地分散的方式结合到焊缝3中，而不损害焊缝3的强度。通过使用相应的氧化剂，可以获得致密的焊缝3，在强度方面，上述焊缝显然可以比得上两个非烧结组件之间的焊缝强度。
参照图1，脱氧剂，如硅，以粉末的形式被吹到激光束区域的熔体之中，并且上述过程是在保护性气体条件下发生的，以防止附加的大气氧的引入。喷嘴6被用于向熔体中喷射粉末状脱氧剂，一方面脱氧剂粉末以剂量的方式经过管线7被供给到上述喷嘴，另一方面上述喷嘴还与保护性气体的压力管线8相连，从而使得粉末状脱氧剂能够在保护性气体的保护下被喷射到熔体中。由于激光束等离子区的高温，所述脱氧剂被熔化，并且被熔体的运动带到焊缝深处，在该处脱氧剂与来自小孔的氧结合形成氧化物，所述氧化物以细致地分散的方式嵌入于焊缝中。脱氧剂的渗透深度取决于焊接深度、焊接速度以及焊缝的形状，可以根据这些参数设定脱氧剂的渗透深度。
为了保证脱氧剂能够均匀地分布在烧结材料的熔化区域中，可以通过分别将烧结粉末与脱氧剂粉末混合的方法实现以细致地分布的方式将脱氧剂嵌入到模制体1中的目的。细致地分散的脱氧剂如图2中的点9所指示。为了避免在模制体的烧结过程中烧结粉末和脱氧剂粉末之间发生不希望的反应，因而必须选择相应的脱氧剂。而且，还必须考虑到在烧结过程中定量供给脱氧剂时脱氧剂与烧结粉末之间的潜在反应，以提供足量的脱氧剂，从而能够在由于激光束所造成的烧结材料的熔化过程中，将来自小孔的氧束缚住。自然，束缚氧所需的脱氧剂的量取决于残留的气孔，以及相应的待束缚的大气氧的量。
参照图3，烧结模制体1上的脱氧剂沉积物9的区域被限定在包含焊缝3的边界区域，从而使得在模制体1的烧结过程之中发生的脱氧剂与烧结粉末之间的任何反应都被限制在这个边界区域内。
参照图4，脱氧剂以覆层10的形式被施加在模制体1上。作为上述覆层10的结果，在烧结材料的熔化过程中能够提供充足的脱氧剂，以将来自烧结材料小孔的大气氧束缚，并防止熔化材料的起泡。
虽然实施例只图示了位于烧结模制体1和非烧结组件2之间的焊接连接，但是，按照本发明的方法却不限于烧结和非烧结结构部件的连接。应当理解，通过焊接，两个烧结模制部件也能够按照上述方式相互连接。
权利要求
1.一种焊接烧结模制体的方法，所述烧结模制体包括残留气孔，并且所述烧结模制体在之后的焊缝区域内被激光束熔化，其特征在于在所述模制体的熔化过程中，大气氧从焊缝区域的烧结模制体的小孔至少大致地被脱氧剂束缚住，并以细致地分散的氧化物的形式嵌入到焊缝中。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于通过采用保护性气体，所述脱氧剂以粉末的形式被注入到焊缝的熔体之中。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于在烧结之前，所述脱氧剂以细致地分散的方式嵌入在之后的焊缝区域的烧结模制体中。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于在焊接之前，所述脱氧剂以覆层的形式被施加在之后的焊缝区域的烧结模制体上。
5.如权利要求1-4任一权利要求所述的方法，其特征在于采用硅和/或钛或者一种它们的组合物作为脱氧剂。
6.如权利要求1-5任一权利要求所述的方法，其特征在于所述模制体在散焦激光束的帮助下被熔化。
7.如权利要求1-6任一权利要求所述的方法，其特征在于在焊接之前，通过在还原的保护性气体气氛或低氧气氛下进行的热处理对烧结模制体进行清洁。
全文摘要
本发明描述了一种焊接烧结模制体(1)的方法，所述烧结模制体包括残留气孔，并且，所述烧结模制体的之后的焊缝(3)区域被激光束(4)熔化。为了获得致密的焊缝，在模制体(1)的熔化过程中，大气氧从焊缝区域的模制体(1)的小孔至少大致地被脱氧剂束缚住，并且以细致地分散的氧化物的形式嵌入到焊缝(3)中。
文档编号B23K26/32GK1988980SQ200580025236
公开日2007年6月27日 申请日期2005年4月13日 优先权日2004年5月26日
发明者彼得·奥思, 雷芒德·拉兹 申请人:米巴辛特奥地利股份有限公司