金刚石锯片广泛应用于石材加工、修建施工、高速公路和飞机场跑道等领域的切割或切缝。金刚石锯片是在钢材刀体上焊接一些由金刚石颗粒与粘结金属烧结在一起的刀头，其焊接归于不同资料、不同安排之间的异种金属焊接，焊接的关键在于其结合强度的高低。传统焊接办法是烧结焊及钎焊，此两种办法焊接焊缝的结合强度(尤其是高温时)不够高，锯切进程中易产生刀头飞崩伤人等事故，锯片的安全牢靠性欠好。激光焊接的金刚石锯片是中、小型金刚石锯片的发展方向。
激光焊接使金刚石锯片的结合强度大大添加，能最大极限地满意其各种需求，焊接工艺先进、牢靠，替代传统的中、小直径金刚石锯片焊接片势在必行。激光束由激光器窗口输出之后，经一与光束成45°的反射镜笔直折射后，进入透射式聚集体系，成为一极细的光斑照射到被焊工件上。下面对激光焊接金刚石锯片工艺进行剖析，以供石材加工工具制造厂商借鉴和参考。
1.焊接过渡层资料
金刚石锯片由钢基体和圆弧形刀头两部分组成。钢基体以碳钢和合金钢为主，但适用于激光焊接金刚石锯片的基体资料一般应选用高强度特种低碳合金钢，传统的40Cr和45钢因基体强度不够简单变形而不主张运用；传统的65Mn高碳钢因在激光焊接基体热影响区部位简单产生许多的高脆性针状马氏体也不主张运用。刀头为铜基、铁基、镍基、钴基、钨基和铝基粉末掺金刚石热压烧结成型。如何将二者牢靠地焊接在一起，是激光焊接金刚石锯片工艺的关键技术之一。为了防止刀头中金刚石颗粒在激光焊接高温下石墨化(人造金刚石的碳化温度为740℃-838℃)和因刀头与钢基体的热膨胀相差过大而产生焊接裂纹，一般需求在刀头内侧设置一层无金刚石颗粒的过渡层，其厚度在1.0mm-2.0mm范围内，其间过渡层与刀头则是通过冷压成型+热压烧结工艺衔接在一起。激光焊接时，过渡层与钢基体焊接在一起，因而，刀头过渡层资料的选取将严峻影响激光焊接金刚石锯片的外观和焊缝强度。
依据激光焊接金刚石锯片运用功能与生产工艺要求，激光焊接刀头过渡层须满意下列要求：够高的焊接强度、杰出的焊缝质量、合理的配方组分最优的烧结温度和低廉的本钱。现在选作刀头过渡层资料成分的元素可分为单元素(Co，Ni)，双元素(如FeCo，FeNi，CoNi，FeCu)和3元素(如FeCoNi，FeCoCu)3种状况，但过渡层中不能含有熔点金属如锡等元素，原因在于这些元素简单蒸腾汽化而产生气孔，但可参加少数的起固溶强化、添加磨性和削减焊接气孔作用的Mn和Cr元素。许多实际配方表明：Co作为过渡层资料成分非常有利的，因为钢基体和钴基资料之间能构成和Fe的无限固溶体，完成钢基体与过渡层之间杰出冶金结合，但因价格要素则必须设法削减或下降其用量，这也是过渡层资料配方研讨的首要目标。
2.焊接工艺
金刚石锯片的激光焊接归于不同厚度的异种资料焊接，影响其焊接质量的要素许多，包括焊前准备、激光光束质量、激光功率、焊接速度、焦点方位、激光束偏移量、激光束的入射角、维护气体流量等，而现在有关这方面的研讨应该说是比较老练的。
2.1光束质量
现在国内外激光焊接金刚石锯片所用激光器首要为1000-5000W的C02激光器。其形式多为基模、准基模或者低阶模。点评光束质量一般以光束形式来表征，光束模次越高，发散角越大，光束质量越差。就焊接而言，光束质量首要影响焊缝熔深和形状，在相同条件下，形式不同，则焊接深度显着不同；光束形式对焊缝形状也有影响，高阶形式焊接焊缝较宽且不均匀，这是因为高阶模(TEM00)的光束能量散布不均匀引起的；低阶模(TEM01)焊接，焊缝较细且平直均匀。因而，应选用基模或低阶模，若模次偏高，则难以满意焊接质量的要求。
2.2功率
激光功率是影响焊接的最重要要素，必定的功率对应必定的功率密度，决议必定的熔深。产生小孔效应、进行深熔焊接的条件是聚集激光焦斑有足够高的功率密度。依据激光功率密度的大小，激光焊接有两种方法：(1)热传导焊，(2)深熔穿透焊。功率密度较低时(<106W/cm2)，资料表面熔化，焊缝很浅(<0.5mm)，焊接时不产生等离子体，这就是热传导焊。功率密度大于106W/cm2，则被焊金属急剧气化，构成匙状深孔，呈现等离子体，然后完成激光深穿透焊接，此时熔深急剧添加。随着激光功率的添加，焊缝深度也随之添加，功率大于0.7kW时，焊接方法由热传导焊向深穿透焊过渡。
2.3焊接速度
激光深穿透焊时，焊速因小孔效应而遭到限制。当激光功率必定时，焊接速度决议了焊接深度，进而影响焊接强度。焊接速度过快，一方面熔深浅，另一方面熔池中的气体来不及逸出，焊缝中就存在许多气孔，有用承载面积减小，焊接强度下降；焊接速度过慢，一方面过渡层烧损严峻，另一方面热影响区增大，安排粗化严峻，也使焊接强度下降。在保证焊接深度的条件下，应该挑选高的焊接速度，以进步生产功率，下降本钱。别的，过低的焊速会导致热能输入过大(J=P/V，式中，J一输入热能，P-激光功率，V-焊速)，焊缝的安排和功能恶化，甚至会呈现微观裂纹。熔深、缝宽随焊速的添加而减小，当焊速大于15mm/s时，焊缝深宽比大于1，适当进步焊速，能够进步深宽比。
2.4离焦量
激光束的焦斑功率密度并不等于作用于工件的光斑功率密度，后者还取决于焦斑平面与件表面的相对方位(离焦量)，此方位对激光焊接进程有显著的影响。离焦量严峻影响金刚石锯片的焊接熔深。许多的研讨结果表明，激光焊接金刚石锯片时，一般选用负离焦，且离焦量约为板厚的1/3，此时取得的熔深最大。因为激光焊接金刚石锯片归于小孔效应焊接机制，而小孔的构成常伴有显着的声、光特征，若未构成小孔，则焊接火苗是橘红色或白色；若构成小孔，则焊接火苗为蓝色，并伴有爆炸声，故常据此确认和调整离焦量。
2.5慵懒维护气体
激光焊接金刚石锯片时需求运用慵懒维护气体，其作用有：防止焊件的氧化；维护聚集透镜，防止遭到金属蒸汽污染和熔化液滴的溅射；吹散激光焊接进程中可能产生的等离子体。有关慵懒维护气体触及维护气体品种挑选、流量大小操控、吹气方法3个问题。依据焊接质量和气体本钱的要求，一般选用氢气。气体流量大小的操控与喷嘴口径、喷嘴与工件距离有关。气流量太小，起不到维护作用，焊缝氧化严峻，呈脆性；气流量太大，一方面周围的空气反而被裹进焊接熔池，焊缝照样氧化严峻，另一方面，大的气流量会吹翻焊接熔池，使得焊接进程的稳定性被破坏，焊缝成型性差，焊接强度下降。实际中常选用侧吹氢气的办法来吹散等离子体。
2.6激光束偏移量与激光束入射角
金刚石锯片的激光对焊焊接的是厚度不同的两种资料，归于角焊，因而光斑横向方位(偏移量)及激光入射方向对焊接质量有较大影响。激光焊接金刚石锯片时，因为刀头比基体厚(见图4，其间为光束歪斜的视点，△为激光束的偏移量，h为离焦量，s为工件厚度)，以及刀头过渡层的粉末资料特性(因过渡层不可防止存在孔隙，且极易吸收空气中水分而产生焊接气孔)，因而要求激光束偏向基体一侧，并坚持必定的偏移量，一起也要歪斜必定视点，以取得最佳角焊作用。许多的研讨结果表明：焊缝中的气孔量与激光束偏移量密切相关，适宜的偏移量能够削减焊缝中的气孔，然后进步焊接强度。偏移量太大焊缝外观很漂亮，但刀头过渡层未焊上或焊得很少，实为虚焊；偏移量太小，气孔多，影响外观质量，也下降焊接强度。
别的，角焊时，为防止产生激光束笔直入射时，光束被凸起的过渡层遮挡，激光束需求歪斜射向焊接部位。总归，只要在适宜的入射角和偏移量下，钢基体资料首先熔化，然后依靠熔化的钢基体资料再加热熔化刀头过渡层资料，因为过渡层中的钻和钢基中的铁可构成无限固溶体，因而钢基体就可与刀头过渡层构成杰出的冶金结合。现在激光束偏移量的适宜值为0.1mm-0.3mm；激光入射角的适宜值则为5°-15°。
3.焊件检测
对于激光焊接的金刚石锯片而言，需求进行外观、显微安排和焊接强度等参量的检测。外观检测首要检测是否存在焊接微观缺点如孔洞裂纹、咬边和未焊透等，一般需求进行100%的检测，显观安排检测首要检测焊接部位的化学成分、显观安排和相结构的改变，研讨表明，熔化区安排细小化学成分呈现梯度分散、过渡层硬度比基体低，比刀头高，呈现梯度改变。焊接强度检测首要检测焊件的拉仲强度、弯曲强度、冲击韧性和剩余应力等，一般需求进行100%的焊接强度检测，而且国内外都发展了不同的专门检测工具，如德国的SPE623焊接强度检测机和我国的扭力扳手现在对于焊件的剩余应力检测基本未触及，而焊接后的剩余应力大小及散布严峻影响金刚石锯片的运用寿命。
4.结束语
光束质量对金刚石锯片激光焊接的表观质量有很大影响，选用TEM01以下的低阶模较适宜。激光功率、焊接速度、离焦量及等离子体的操控等工艺参数影响焊接熔深。在适宜的工艺条件下，能够一次焊透厚2.4mm的40Cr钢板，焊缝宽度为0.8-1.2mm，深度比为1.7-3.0mm。光束偏移量是偏片激光焊接的一个重要工艺参数。锯片焊接时应将光束偏向据片钢基一侧。现在，激光焊接金刚石锯片工艺还存在一些问题，需求我们进行更进一步的研讨，开展专用激光焊接金刚石锯片胎体或过渡层资料配方的研讨、开展新式超细或纳米预合金粉末的研讨、开展激光焊接金刚石锯片的机理研讨，特别是开展激光焊接金刚石锯片进程中的温度场、流场、质场和应力场的研讨和开展激光焊接金刚石锯片进程的在线质量监测技术的研讨。
事实上，只要全面理解了激光焊接金刚石锯片的机理，才可能据此开发出新的在线质量监测技术；只要掌握了预合金粉末的理论，才可能开发出新式超细或纳米预合金粉末以及更好地使用新式超细或纳米预合金粉末开发出专用的金刚石锯片。
