硬質(zhì)合金刀具的鑲焊

1、硬質(zhì)合金刀具的鑲焊一、 前言硬質(zhì)合金刀具的鑲焊是一個(gè)非常重要的工序。因硬質(zhì)合金與鋼材的化學(xué)成分及物理機(jī)械性能完全不同，往往在焊接時(shí)容易產(chǎn)生裂紋而使硬質(zhì)合金報(bào)廢。改善和提高焊接質(zhì)量，對(duì)于減少刀具廢品，提高硬質(zhì)合金刀具的質(zhì)量，延長(zhǎng)刀具的使用壽命具有重要意義。二、硬質(zhì)合金刀具鑲焊的特點(diǎn)部分硬質(zhì)合金和刀桿材料的物理性能見(jiàn)表1合金牌號(hào)鋼號(hào)物理性能導(dǎo)熱系數(shù)卡/厘米*秒*線膨脹系數(shù)×10-6毫米/毫米彈性模量E公斤/毫米2電阻系數(shù)歐姆/毫米2 *米熱容量C千卡/ST05B0.194.9535000.2010.04ST10B0.185.1520000.2070.04YT50.156.06-0.055

2、YT150.086.51410000.3990.05445#鋼0.1311.65204000.150.1140Cr0.1113.4200000.15-T7-21100-從表1所列數(shù)據(jù)可以看出，不論是導(dǎo)熱系數(shù)、熱膨脹系數(shù)，還是熱容量硬質(zhì)合金和刀桿材料都相差較大。因此焊接加熱或冷卻速度太快就容易使刀片與刀桿，刀片表面與心部的溫差增大，從而導(dǎo)致膨脹或收縮應(yīng)力過(guò)大，使刀片產(chǎn)生裂紋。刀片規(guī)格越大，這種現(xiàn)象就越嚴(yán)重。典型的焊接裂紋見(jiàn)圖1。圖1 典型硬質(zhì)合金刀具焊接裂紋 圖2 硬質(zhì)合金與鋼脹縮示意圖硬質(zhì)合金上的焊接裂紋是焊接應(yīng)力過(guò)大而引起的。在充分加熱后，刀具開(kāi)始冷卻，焊料凝固，由于鋼的熱膨脹系數(shù)比硬質(zhì)合金

3、大23倍，在鋼與硬質(zhì)合金上產(chǎn)生不同的收縮，達(dá)到室溫后，鋼的收縮是硬質(zhì)合金的兩倍（如圖2）。逐漸收縮的結(jié)果，在硬質(zhì)合金上產(chǎn)生拉應(yīng)力，而產(chǎn)生焊接開(kāi)裂現(xiàn)象。此外，硬質(zhì)合金在9501100就會(huì)產(chǎn)生劇烈氧化，所形成的氧化膜存在許多空隙而使硬質(zhì)合金變脆，從而降低合金的機(jī)械性能。因此，在焊接時(shí)，必須避免焊接區(qū)域的氧化現(xiàn)象。 三、 硬質(zhì)合金焊接的步驟1、 徹底清理刀桿和刀片 （1）、硬質(zhì)合金應(yīng)經(jīng)過(guò)噴砂 （2）、刀桿、刀片、焊料應(yīng)脫脂 （3）、將焊接面氧化層磨去,平整。2、刀桿預(yù)熱后應(yīng)煮硼砂，使表面覆蓋一層熔劑。（1）、正確選用熔劑 （2）、用熔劑可將鐵銹、油脂等洗凈，防止刀桿、刀片氧化。3、均熱 （1）、焊接

4、時(shí)首先加熱刀桿底部 （2）、均熱，防止熱裂 （3）、不得過(guò)熱 （4）、達(dá)到焊接溫度后，根據(jù)合金片大小，應(yīng)保溫10-30秒，以使焊接面上的溫度均勻。4、清理合金片、焊接部位的粘結(jié)物，仔細(xì)檢查刀片和鑲槽是否被焊料潤(rùn)濕。5、緩冷6、焊后再噴砂四、焊接方法1、氧氣乙炔焊接法2、高頻焊接法3、焦碳爐焊接法4、油爐焊接法5、接觸焊接法6、浸銅焊接法常用前兩種方法五、 焊接時(shí)注意事項(xiàng)1、 焊料選用原則硬質(zhì)合金刀具焊接質(zhì)量的好壞，焊料是個(gè)重要的因素。焊料基本分為銅基和銀基焊料。銀基焊料（如106#、107#焊料）熔點(diǎn)低、高溫塑性好、流動(dòng)性好,但其價(jià)格較高,焊接強(qiáng)度較差。表2列出常用銅基焊料的化學(xué)成分和特性。表

5、2列出常用銅基焊料的化學(xué)成分和特性焊料名稱化學(xué)成分（wt%）熔點(diǎn)高溫塑性流動(dòng)性潤(rùn)濕性CuMnZn其他紫銅99.951083差差H687030950差差H626238906差差105#58438909好中801#56604余微量Co911中好841#485324余微量Co,Ni,Sn870好好在焊料中加入微量Co,Ni,Sn等，可增加焊料流動(dòng)性和潤(rùn)濕性；加入Fe,Mn等，可提高焊縫的強(qiáng)度。焊料的熔點(diǎn)不僅影響焊接生產(chǎn)率，而且也影響焊接應(yīng)力，當(dāng)焊接溫度超過(guò)950以上時(shí)，還會(huì)使硬質(zhì)合金產(chǎn)生相變，降低了合金的使用性能。高溫塑性好的焊料，在焊接冷卻過(guò)程中能起到緩沖和平衡作用，降低硬質(zhì)合金與鋼的線膨脹系數(shù)和

6、導(dǎo)熱系數(shù)不同所導(dǎo)致的熱應(yīng)力，而且焊接后可進(jìn)行熱處理，這為一些刀體具有一定硬度要求的刀具提供了焊接后進(jìn)行熱處理的條件。厚薄不均的焊縫也是造成硬質(zhì)合金產(chǎn)生焊接裂紋的原因，流動(dòng)性和潤(rùn)濕性好的焊料，焊接時(shí)就能流布整個(gè)焊接面，獲得均勻而薄的焊縫和提高焊接強(qiáng)度。（1） 工作溫度高于400，機(jī)械負(fù)荷大時(shí)，選用紫銅、801#（2） 工作溫度低于400，機(jī)械負(fù)荷不大時(shí)，選用H62、105#。（3） 刀片愈長(zhǎng)愈薄時(shí)，或形狀復(fù)雜時(shí)，應(yīng)采用低熔點(diǎn)焊料，如841#焊料，或銀基焊料106#、107#。2、加熱速度、冷卻速度的控制快速加熱時(shí)，硬質(zhì)合金外層受壓應(yīng)力，中心受拉應(yīng)力，超過(guò)容許的加熱速度時(shí)，就可能會(huì)出現(xiàn)可見(jiàn)的裂紋或

7、內(nèi)部不可見(jiàn)的裂紋?？焖倮鋮s時(shí)，外部出現(xiàn)拉應(yīng)力，引起裂紋。加熱過(guò)快，會(huì)使刀桿溫度高于合金刀片時(shí)，則熔化的焊料潤(rùn)濕了刀桿而不能潤(rùn)濕刀片，焊接強(qiáng)度下降，而且產(chǎn)生加熱不均現(xiàn)象。加熱過(guò)慢，則會(huì)出現(xiàn)相反的現(xiàn)象，而且又會(huì)引起焊接表面氧化的現(xiàn)象。不同牌號(hào)及規(guī)格的刀片的焊接加熱速度是不同的，含鈷量越低及規(guī)格尺寸越大、越復(fù)雜，加熱速度應(yīng)慢些。高頻焊接的加熱速度可以調(diào)節(jié)加熱功率或通過(guò)刀具與感應(yīng)圈的距離來(lái)調(diào)節(jié)。表3 不同牌號(hào)硬質(zhì)合金焊接時(shí)容許的加熱速度/秒合金長(zhǎng)度mmST05BST10BYT5YT1520以下15-2240-5060-8050-60204010-1220-3015-2012-15焊接后的冷卻速度對(duì)焊接

8、裂紋的產(chǎn)生也有非常明顯的影響。特別是冷至300以下時(shí)，快速冷卻會(huì)迫使刀桿急劇塑性變形而使刀片產(chǎn)生裂紋。大體上說(shuō)，刀片冷卻速度較容許的加熱速度低8倍左右。焊接好的刀具應(yīng)置于200300爐中，保溫68h，隨爐冷卻至室溫。或置于干燥云母粉、石棉粉、熟石灰或類似保溫材料中冷卻。在秋冬季焊接時(shí)，工作環(huán)境溫度應(yīng)保持15以上，避免冷風(fēng)直接吹入，促進(jìn)冷卻速度過(guò)快而產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力。3、焊接溫度 較好的焊接溫度應(yīng)該是高于焊料熔點(diǎn)4080。過(guò)高會(huì)出現(xiàn)氧化現(xiàn)象，過(guò)低會(huì)出現(xiàn)虛焊。焊接時(shí)發(fā)現(xiàn)冒白煙并帶藍(lán)煙時(shí)，說(shuō)明溫度過(guò)高，造成鋅揮發(fā)，在焊層中產(chǎn)生氣泡形成氣孔，影響焊接質(zhì)量。4、熔劑應(yīng)進(jìn)行脫水處理，否則在焊接操作帶來(lái)困難，對(duì)焊

9、接質(zhì)量也有影響，應(yīng)保存于密封容器中防止受潮。5、刀桿制造 焊接部分的刀桿厚度應(yīng)大于刀片厚度35倍為宜。刀桿需要淬火時(shí)，最好與焊接同時(shí)進(jìn)行（即一次加熱），淬火劑溫度控制在180220。焊接大刀片時(shí)，應(yīng)在刀槽平面銑個(gè)小槽減小內(nèi)應(yīng)力，或在刀槽平面上打幾個(gè)小孔，借其毛刺增加焊接層厚度。六、硬質(zhì)合金刀具焊接質(zhì)量檢查 硬質(zhì)合金刀具焊接后，經(jīng)保溫、冷卻、噴砂清理，然后檢查合金片在刀桿上焊接是否牢靠，有無(wú)缺焊、虛焊現(xiàn)象，刀片在鑲槽中的位置如何，刀片有無(wú)裂紋等。 硬質(zhì)合金刀片裂紋可采取下列方法檢查：（a） 將樣品用煤油清洗干凈，用1045倍的顯微鏡檢查。（b）取65%的煤油，30%的變壓油和5%松節(jié)油，調(diào)制成溶液，于其中加入蘇丹紅。然后將欲檢查的刀具放入溶液中浸泡1015分鐘。用清水洗凈。涂上一