硬質合金刀具的焊接

1、硬質合金刀具的焊接第一節(jié) 硬質合金的釬焊特性 硬質合金具有很高的硬度、耐磨性和紅硬性。硬質合金的釬焊是將硬質合金和鋼體牢固地連接在一起的有效方法之一。這項釬焊工藝，已經(jīng)廣泛地應用在硬質合金刀具、模具、量具和采掘工具上。由于各種牌號的硬質合金成分不同，其用途及釬焊的特性不同。因此，我們必須進一步了解硬質合金的性能，用途及其釬焊的特性。 一、硬質合金的強度和釬焊裂紋的關系 各種牌號的硬質合金，當它的強度越高，釬焊時產(chǎn)生裂紋的可能性就越小，反之，釬焊裂紋就比較容易產(chǎn)生。但硬質合金的硬度和耐磨性往往與強度成反比，即高硬度、高耐磨性的合金，強度較差，而高強度的合金，其硬度和耐磨性較低。一般來說：精加工或

2、超精加工所用牌號的硬質合金，在釬焊時更容易發(fā)生裂紋，如在釬焊YT15、YT30、YG3和YG3X等牌號硬質合金時，就要采取特殊措施來防止發(fā)生裂紋。各種牌號硬質合金的可焊性能，如下表示： YG類：YG3XYG3YG6X(YG6A)YG6YG8YG11YG15 YT類：YT30YW1YT15（YW2）YT14YT5 以上兩式，從左至右表明硬度和耐磨性降低，而強度和韌性增加，釬焊裂紋發(fā)生的可能性則減少。 二、硬質合金的線膨脹系數(shù)與釬焊裂紋的關系 硬質合金與一般作為刀體材料所用的碳素鋼在加熱時膨脹系數(shù)差別很大，從1：2到1：3左右。表1為硬質合金與鋼材線膨脹系數(shù)對比。釬焊過程中，在加熱階段，硬質合金和

3、鋼基體從B膨脹至B，它比硬質合金多膨脹了BB。在冷卻過程中，則鋼基體要比硬質合金多收縮BB。由于焊縫已牢固地將硬質合金和鋼體焊接在一起，不允許它們各自自由收縮，因而它們之間的收縮差BB除了依靠極薄的焊縫的塑性來抵消一小部分外，絕大部分以應力狀態(tài)存在著（見圖1b），這種應力在焊縫處成壓應力，在硬質合金表面上成拉應力。當這種拉應力大于硬質合金的抗拉強度時，就會在硬質合金表面產(chǎn)生裂紋（見圖1c），這就是釬焊硬質合金時發(fā)生裂紋的最主要原因。由此可見，當硬質合金的釬焊面積越大時，其釬焊應力和裂紋產(chǎn)生的可能性就越大，所以我們在釬焊大面積硬質合金時，不論其強度高低（YG8和YG11C大面積合金沖模等），均應

4、采取特殊措施，以防止釬焊裂紋的發(fā)生。第二節(jié) 釬焊硬質合金用的焊料與溶劑 一、釬焊硬質合金的焊料選擇 釬焊也叫做臘焊和銅焊，它的特點是：被釬焊體本身不熔化，靠焊料在加熱熔化后，滲透或與被焊件形成化學反應的作用，將被釬焊件牢固地連接在一起，因此，焊料性能是決定釬焊質量的重要因素之一。 1選擇焊料的條件 （1）焊料應對被釬焊的硬質合金和鋼基體有良好的潤濕性，保證焊料能在焊接溫度下通過毛細管作用，自發(fā)填滿焊縫空隙；提高焊料的潤濕性的途徑，一般是添加與母材固溶、或與母材發(fā)生化合反應的成分， （2）因硬質合金刀具和某些模具在使用時均有一定的溫度，要求焊料能保證焊縫在常溫和高溫時有足夠的強度； （3）在保證

5、上述條件下，焊料盡可能要有較低的熔點，以減少釬焊應力，防止和避免發(fā)生裂紋，提高釬焊效率和改善操作者的勞動條件； （4）焊料應有較好的高溫、室溫塑性，以減少釬焊應力； （5）焊料應具有良好的流動性和滲透性，這一性能在釬焊硬質合金多刃刀具和大焊接面的硬質合金模具時更為重要； （6）焊料不應含低蒸發(fā)點的元素，以免在釬焊加熱時因焊料中的元素蒸發(fā)而影響焊縫質量； （7）焊料中不應含有貴重、稀有金屬，或有害于人體的元素。 對焊接硬質合金而言，由于硬質合金釬焊的主要矛盾在于刀片與刀桿收縮率不一致，選擇焊料時，尤其應注意的是（3）、（4）兩點；同時為提升焊料與刀桿母材的潤濕性，可選用含適量Ni元素的焊料。 2

6、釬焊硬質合金的常見焊料 在釬焊硬質合金時，從常用焊料的熔點和釬焊溫度來分，可分為：高溫焊料、常溫焊料和低溫焊料三類。高溫焊料的釬焊溫度在1000以上，如紫銅和106#焊料等。常溫焊料的釬焊溫度從8501000之間，如H62黃銅、H68黃銅和105#焊料等。低溫焊料是指焊料的釬焊溫度在650850之間，如B-Ag-49銀焊料等。 表2是釬焊硬質合金用的各種焊料的成分、熔點及釬焊溫度。其中紫銅、H62黃銅、H68黃銅、105#焊料等常見的幾種焊料，在廠礦中使用較為廣泛。必須指出，紫銅的釬焊溫度高而焊縫強度低，應不宜多采用，H68銅的熔點和釬焊溫度雖比紫銅低得多，但也因焊縫強度過低，同樣也不宜多使用

7、。H62銅的熔點和釬焊溫度低，且具有一定的室溫強度，因此可用于釬焊某些輕負荷使用條件的硬質合金工具，而當?shù)毒咭笮枰懈邷馗邚姸?、且焊接面較小的情況下，常選用105#焊料。（2）“工研107#焊料”，它是一種雙合金夾層焊料，有上下兩層105#焊料和中間一層0.30.5mm低碳鋼片所組成，它主要是用于減少釬焊應力和防止產(chǎn)生裂紋。在釬焊時，上下兩層105#焊料熔化并起到釬焊作用，而中間一層低碳鋼片并不熔化，而夾在焊縫中起緩沖作用，以減少硬質合金與鋼基體在釬焊冷卻時因收縮不一致而產(chǎn)生的應力（見圖2）。它不但保持105#焊料具有高強度焊縫，并使焊接應力減小，防止發(fā)生裂紋的特點，且比補償墊片使用方便，易

8、于保證焊縫質量。缺點是焊料的制造工藝較復雜，在使用時也因焊料片過厚而難以裁剪，不及一般焊料方便。如果能按各種硬質合金刀片的型號大小而沖制成相應的形狀的話，那么就更便于推廣使用。 （3）L-Ag-49低溫銀焊料：這種銀焊料在國外用得較普遍，因為它有較低的熔點690710（見表2），以及它對硬質合金有較好的潤濕性，所以有釬焊方便及釬焊應力小等優(yōu)點。必要時可采用紫銅片做補償墊片，從而幾乎完全消除釬焊應力，較徹底地避免釬焊裂紋的產(chǎn)生。所以當釬焊易裂的硬質合金和大釬焊面的硬質合金工具，或在使用時允許施加大量冷卻液的硬質合金工具等（如硬質合金噴射鉆），都可以采用L-Ag-49低溫銀焊料。 L-Ag-49銀

9、焊料的缺點是：焊料中Ag含量為49%，且成分復雜，價格較高；它在室溫時焊縫抗剪強度為21002400公斤/厘米2，但隨著溫度的升高，焊縫強度迅速下降，升溫至320時，焊縫強度降低到零而硬質合金自行脫落，所以使用L-Ag-49焊料釬焊的工件，工作時它的焊縫溫度限制在200以下；使用L-Ag-49銀焊料時，與它配合使用的熔劑中含有較多的氟化物或氯化物，所以對焊后清理工作要求較高，否則往往因清洗不干凈而導致工件表面腐蝕，出現(xiàn)銹斑。 （4）“工研106#銀焊料”：是由80%的銀和20%的錳所熔煉成的二元合金。它的主要特點是對硬質合金、鋼和不銹鋼等均有良好的潤濕性，最顯著的優(yōu)點是，它有極好的高溫焊縫強度

10、及抗腐蝕性能。圖3是用106#銀焊料釬焊的試樣，在溫度升高時焊縫強度的變化情況：室溫時焊縫強度為2400公斤/厘米2。加熱到320時焊縫強度絲毫不降低，當加熱到700時，焊縫的剪切強度仍有12001400公斤/厘米2左右。因此，106#焊料適用于在特殊高溫條件下工作的硬質合金工具、模具和其他零件（如硬質合金閥門等）。如用106#銀焊料釬焊高速旋轉模鍛的硬質合金錘模（工作時錘模本身溫度達650左右，錘模每分鐘撞擊40006000次），經(jīng)長期生產(chǎn)試用證明：已基本消除錘模脫焊和硬質合金剝落現(xiàn)象，錘模壽命比以前提高幾十倍。又如某工件需要將一鉑合金薄片與不銹鋼釬焊在一起，并要能承受住高溫和一定的蒸汽壓力

11、，經(jīng)多次試驗，最后用106#焊料進行釬焊，順利地使工件在500高溫和10個蒸汽壓力下，正常運轉了500個小時，焊縫仍然完好無損，此外，106#焊料在釬焊某些耐高溫的硬質合金閥門等零件時，同樣獲得良好的效果。 106#焊料的缺點：106#焊料中含銀量高達80%，故焊料價格較貴，只適宜在特殊情況下使用；焊料熔點為980左右，使于釬焊溫度高達10101030左右，所以釬焊應力較大。 （5）B-Ag-1超低溫銀焊料：這種焊料的主要特點是，它有特別的熔點（600610左右），因此它具有比L-Ag-49低溫銀焊料更低的釬焊溫度（約640660左右），使硬質合金的釬焊應力能進一步降低，此外，它還可以配合以紫

12、銅片做補償墊片來釬焊易裂工件，以徹底消除裂紋的發(fā)生（如用以釬焊大型無心磨床上使用的硬質合金支板，硬質合金V形塊及YT60和YT30,YG2,YG3x等工件）。 此外，由于B-Ag-1銀焊料的超低熔點及其對碳化鎢和銅，鎳合金等材料都有良好的潤濕性，因此它也適用于金剛石大據(jù)片等某些金剛石工具的釬焊 B-Ag-1銀焊料的缺點：焊料是以銀為基礎，成本較高，只適宜在一定范圍內(nèi)使用；焊料的高溫強度差，所以用該焊料釬焊后的工具，只適宜在低溫情況下使用，焊縫處最高溫度不能超過150。使用時，如果在工具上施加大量冷卻液，也可順利地進行工作（如噴射鉆）；焊料中含有數(shù)量較多的鎘（24%），它在釬焊溫度較高時易于蒸發(fā)

13、，有害人體健康，因此，在釬焊時除了必須注意控制好釬焊溫度外，還應在釬焊操作處安裝有排氣裝置，以排除有害蒸汽；與焊料配合使用的溶劑與L-Ag-49銀焊料所用的溶劑相仿，也含有大量氯化物和氟化物。所以在釬焊后要注意將工件清洗干凈，否則容易使工件腐蝕生銹。 （6）HL801焊料：該焊料為三一重工生產(chǎn)專用于有色金屬釬焊用的焊料，焊接溫度約為900，因此也適用于脆性大的硬質合金刀片焊接。 二、釬焊硬質合金的熔劑 1 選擇熔劑的條件 （1）熔劑的熔點應低于焊料熔點100以上，便于在釬焊加熱過程中使熔化后的溶劑有充分的時間起到熔劑應有的作用，以保證釬焊質量。 （2）熔劑在熔化后，應能很好地保護焊料及釬焊面，

14、且能迅速地使氧化表面還原，并有助于焊料能很好地潤濕被釬焊金屬表面。 （3）熔劑要有較好的流動性與較小的粘度，以利于潤濕整個釬焊面及排除熔渣。 （4）熔劑中不應含有貴重的化合物。 （5）熔劑中不應含有易于蒸發(fā)和有害人體健康的元素或化合物。 2 熔劑的成分和配制。 （1）硼砂：通常用于釬焊硬質合金的溶劑是以硼砂或硼砂為基的合成熔劑，有些工廠（特別是用氧炔焰釬焊的廠礦）使用未脫水的白色生硼砂，它含有10份結晶水（Na2B4O7·10H2O）再加上它在空氣中吸收的大量水分，因此釬焊時會冒起大量泡沫。不但使釬焊操作困難，而且也影響焊縫的質量。 （2）脫水硼砂：有些廠礦雖對硼砂也進行了脫水處理，

15、但僅加熱到200300左右，因而只能起到烘干作用，而不能排除硼砂中的結晶水，所以在使用時仍然會產(chǎn)生大量氣泡，影響操作和質量。 3 各種熔劑的適用范圍 （1）生硼砂（Na2B4O7·10H2O）：加熱時，生硼砂會產(chǎn)生大量泡沫，影響釬焊操作和焊縫質量，所以最好不采用。 （2）脫水硼砂（Na2B4O7）：可用于釬焊各種牌號的硬質合金工件，釬焊溫度范圍從8501150左右，適合作為紫銅、黃銅、105#、106#、107#等焊料的釬焊熔劑。存放時必須注意防潮，若受潮應烘干后再使用。它不適合熔點低于800的焊料之釬焊用。 （3）脫水硼砂70%+硼酸30%的混合熔劑：它比脫水硼砂有較低的熔點，適宜

16、于黃銅、105#和107#焊料及釬焊溫度在8001000之間的焊料使用，不適宜于釬焊溫度在1000以上的紫銅或106#焊料的釬焊。熔劑的存放也應防止受潮。（見圖4）（4）脫水硼砂8590%+氟化鉀1015%的混合劑：它主要是用于YT60、YT30等牌號硬質合金的釬焊，但因氟化鉀有毒性，所以釬焊時在加熱設備附近必須裝有強力通風設施，及時將有害氣體排出，以免影響操作工人的健康。 （5）糊狀熔劑：一般均配合低熔點的銀焊料使用，可預先調(diào)制，也可在使用時調(diào)制，因熔劑中均含有較多氟化物和氯化物，使用時也應注意排氣通風。 （6）低溫銀焊料用的溶劑：適用于熔點為600800的銀焊料，因其中含有較多的氟化物和氯

17、化物，所以除了要有強力通風設備以外，在釬焊后還必須注意清洗焊縫，否則多余的熔劑會腐蝕焊縫，并在基體上產(chǎn)生銹斑，影響釬焊質量和外觀。第三節(jié) 釬焊硬質合金的工藝過程 一、釬焊硬質合金的一般工藝過程 1. 硬質合金的焊前準備工作 （1）外觀檢查：先將有裂紋、顯著彎曲或凹凸不平的硬質合金挑出，其中除帶有裂紋的硬質合金外，彎曲或不平的可用磨加工來校正。釬焊面必須要平整，如球形或成形的硬質合金釬焊面也應符合其一定的幾何形狀，以保證合金和基體有良好的接觸，才能保證釬焊質量。 （2）對硬質合金進行噴砂處理：在沒有噴砂設備的情況下，可在綠色碳化硅輪上磨去釬焊面上的氧化層和黑色牌號字母。經(jīng)驗證明，如不去除硬質合金

18、釬焊面上的氧化層，焊料不易潤濕硬質合金，而硬質合金釬焊面上的黑色牌號字母不去除，在焊縫中仍會出現(xiàn)明顯黑色字母，而使釬焊面積減少，上述兩種情況均易發(fā)生脫焊。 此外，在清理硬質合金釬焊面時，最好不用化學機械研磨或電解磨削等方法處理，因為它們均靠腐蝕硬質合金表面層的粘接劑鈷來加快研磨或磨削效率的，而硬質合金釬焊面的鈷被腐蝕后，焊料就很難潤濕硬質合金，從而造成大量脫焊。在特殊情況下，硬質合金釬焊面非要用上述方法或用電火花切割處理時，可將處理后的硬質合金再進行噴砂或用碳化硅砂輪磨去表層。 （3）清洗去油：用汽油、酒精清洗，以去除油污。一般較小的硬質合金則可放在鐵絲網(wǎng)袋中，浸入酒精或汽油內(nèi)，略為晃動即可。

19、當硬質合金塊的體積較大時，則可用毛刷蘸酒精或汽油洗刷焊接面即可。 2. 鋼基體的焊前準備工作 （1）槽型檢查：在釬焊前，操作者必須仔細檢查鋼基體上的槽型是否合理，尤其是對易裂牌號的硬質合金和大釬焊面的硬質合金工件，更應嚴格要求。如果槽型不合理，應立即提出改進意見，并會同設計和機械加工等有關部門研究解決。 （2）槽型四周倒棱：槽型四周邊緣可用銼刀銼出倒棱，倒棱不宜過大，只要去除毛刺就可以了，以保證硬質合金與基體有良好的配合。 （3）噴砂處理：條件允許的話，在釬焊前，基體的槽型部分最好進行噴砂處理，以去除油污和銹漬。如果槽型中沒有銹漬或無噴砂設備，此工序可免去。 （4）清洗去油：將工件按次序排列疊

20、好，用刷子蘸酒精或汽油刷洗槽窩和四周，以清除油污，如果槽型已經(jīng)比較仔細地噴砂時，此工序也可免去。 3. 焊料的準備 在一般情況下可用片狀焊料，其厚度在0.40.5毫米左右比較合適，在某些情況下，也可用絲狀、粉末狀或塊狀焊料。 使用前，焊料要用酒精或汽油擦凈，并根據(jù)釬焊面裁剪成形。在釬焊一般的硬質合金刀具或模具時，焊料的大小與釬焊面相似即可。當用焦炭加熱釬焊時，焊料可適當增加，但在釬焊硬質合金多刃刀具、測量儀的測量頭等工件時，應盡量縮小焊料片面積，一般可將焊料片剪成釬焊面的1/2左右，當釬焊技術熟練時，可將焊料片減小至釬焊面的1/3或更小些。焊料減少可使焊后工件外型美觀、刃磨方便。經(jīng)驗豐富的釬焊

21、操作者，焊出的工件僅在焊縫處有一條薄而均勻的焊料層，其余地方不粘附有多余的焊料，既美觀又節(jié)約焊料和刃磨工作量。 4. 焊料、熔劑及硬質合金的安放次序和位置 一般認為焊料、熔劑和硬質合金安放的次序和位置對釬焊質量無關緊要，這是不對的。實質上，它們安放次序和相互位置正確與否，直接影響釬焊加熱時溫度的控制和操作。焊接硬質合金刀片時，安放次序依次為：刀桿基體焊料熔劑合金刀片（上表面可補充熔劑）。5. 正確地控制釬焊溫度 正確地控制工件釬焊溫度，是保證釬焊質量的重要因素之一。釬焊溫度過高，會造成焊縫氧化和含鋅焊料中鋅元素的蒸發(fā)（如黃銅和105#焊料）。鋅蒸發(fā)時，會冒出藍火和棉絮狀的白煙，而焊縫中就呈藍黑

22、色，有時也呈白色（氧化鋅夾在焊縫中）。如釬焊溫度偏低，則焊縫層就因焊料的流動性不好而偏厚，焊縫內(nèi)就有大量氣體和夾渣，這些都是造成脫焊的主要原因。 正確地控制釬焊溫度：實踐證明，最好的釬焊溫度是比焊料熔點高3050，這時焊料的流動性、滲透性最好，易于滲透布滿整個焊縫。如何才能正確地測出釬焊件的焊縫溫度呢？用儀表只能控制爐膛溫度，用光學高溫計來測量工件的表面溫度又比較復雜，不能用于實際釬焊操作。在生產(chǎn)中，一般以工件的顏色來判定釬焊溫度，這就要有豐富的實踐經(jīng)驗。但在長時間連續(xù)操作的情況下，往往會發(fā)生判斷溫度偏高的現(xiàn)象，容易發(fā)生差錯。在實踐中，可以采取的經(jīng)驗辦法是：將焊料、熔劑和硬質合金合理的安放在釬

23、焊面上，當加熱到釬焊溫度時，焊料就會沿側面焊縫滲至頂面，而釬焊操作者只要從工件頂面看到側面焊縫處出現(xiàn)一條亮晶晶的焊料時，就是最理想的釬焊溫度，根據(jù)這個經(jīng)驗，一般操作工人只要經(jīng)過短時間實踐后，就可以獨立釬焊一般工件，并可獲得良好的質量。 6、排渣操作 當工件加熱到釬焊溫度時，應用紫銅加壓棒將硬質合金沿槽窩往復移動23次，以排除焊縫中的溶渣。用紫銅加壓棒進行操作的優(yōu)點，在于它不粘熔劑、焊料和合金，便于操作使用，而且它不易感應，可在各種釬焊加熱時使用。排渣時，可將硬質合金沿槽窩移出1/3左右，移出過多易使硬質合金掉下，移出太少則排渣不完全。 7、釬焊后的冷卻和低溫回火 釬焊后的冷卻速度是影響釬焊裂紋

24、的主要因素之一。尤其對于YT30、YG3X等硬質合金和釬焊面較窄或基體特小而硬質合金較大的工件，釬焊后應立即放入220250爐中回火68小時。實踐證明，采用低溫回火能消除部分釬焊應力，減少裂紋和延長硬質合金工具的使用壽命。 通常使用的幾種保溫冷卻和低溫回火的方法： （1）用石灰槽或木炭粉槽的緩冷法：它是將焊后工件插入石灰槽或木炭粉槽中，使工件緩慢冷卻。它的優(yōu)點是設備簡單，缺點是溫度無法控制，并且容易使石灰或木炭粘附在工件上，而且每次使用時都必須預先將槽內(nèi)粉末烘干（石灰等粉末均容易受潮），比較麻煩，勞動條件也差。 （2）焊后工件密集疊放緩冷法：它使用于大量成批生產(chǎn)，釬焊時將焊后工件緊密疊放在一起

25、，靠大量工件的熱量來保溫。并緩慢冷卻。等到全部工件焊完，或一班快結束時，將工件一齊送入爐內(nèi)進行低溫回火。它的優(yōu)點是，不需要任何緩冷設備，并且操作方便，缺點是當釬焊工件較少時，就無法起到保溫緩冷的作用。 （3）保溫緩冷和低溫回火同時進行法：將焊后工件保溫緩冷和低溫回火合并在一齊，這是一種最適宜的處理方法，其效果也比較好，現(xiàn)已得到推廣使用。它是將焊后工件直接放入一簡易可移動的自制保溫回火爐中，靠焊后工件的熱量或適當加熱來使工件緩冷，并進行低溫回火。 8、清除焊縫附近的多余焊劑 焊好硬質合金工件后，一定要將焊縫周圍的多余焊劑清除干凈，否則在刃磨時多余熔劑會堵塞砂輪和腐蝕焊縫及基體，清楚方法如下： （

26、1）將焊后已冷卻的工件放入沸水中煮3045分鐘左右，然后進行噴砂處理，就可以徹底清楚焊縫周圍粘附的多余焊劑及氧化皮等臟物。 （2）在條件允許的情況下，也可以將工件放入酸洗槽中進行酸洗（鹽酸濃度為1：1）酸洗時間根據(jù)工件大小而定，一般在14分鐘內(nèi)選定。酸洗后必須經(jīng)過冷水槽和熱水槽相繼清洗干凈。酸洗時，必須注意控制酸洗時間，以免焊縫受到腐蝕。 9、焊后質量檢查 （1）檢查硬質合金與槽窩配合的幾何形狀是否符合圖紙要求。 （2）檢查焊縫處有無氣孔和大的孔隙。 （3）對容易產(chǎn)生裂紋的工件，可在清洗、噴砂后置于煤油中浸泡5分鐘，然后再次進行噴砂處理。如有裂紋，在銀灰色的硬質合金上就會有黑色線條。 （4）對

27、已檢查出有缺陷的工件，可重新加熱釬焊，但也應盡量減少重焊次數(shù)，以免硬質合金因多次反復加熱而影響質量。對已發(fā)生裂紋的工件，應在分析原因后（以采取特殊措施對防止裂紋的發(fā)生）將有裂紋的硬質合金取下，重新釬焊。 二、氧炔焰釬焊 氧炔焰釬焊一般叫氧焊或氣焊，是較常見的釬焊方法之一，它可用于一般氧炔焊設備，不需要增加其它設備，所以一般中小廠礦都用它。在釬焊硬質合金工件時，如果采用常規(guī)的釬焊工藝，就會產(chǎn)生大量廢品。在實踐中，我們體會到氧炔焊不能焊好硬質合金工具的結論是錯誤的。根據(jù)氧炔焊的特點，采用合理的加熱方式和選用正確的工藝，也能焊出優(yōu)質的硬質合金工具的。 根據(jù)氧炔焊的組分可分為：1核心區(qū)，2還原區(qū)，3焰

28、尾。在核心區(qū)和還原區(qū)交界溫度高達3000左右（見圖6）。在釬焊加熱時，就必須避免用火焰的高溫區(qū)直接噴射硬質合金，以免發(fā)生裂紋。圖7就是用氧炔焊加熱釬焊硬質合金車刀的情況，釬焊前的準備工作與其它加熱方法相同，也是先將釬焊、熔劑和硬質合金按先后次序放好，然后用火焰加熱刀頭下部（圖7a）。在釬焊加熱時就一直加熱到刀頭部分的熔劑開始熔化。圖7b是加熱階段，用火焰的還原區(qū)加熱刀頭頂面的硬質合金部分，并將火焰沿周圍焊縫移動，加熱到焊料熔化并沿側面焊縫滲至頂面，操作者可清楚地看到側面焊縫上出現(xiàn)一條晶亮的液態(tài)焊料。這時就要提高火焰，使焰尾繼續(xù)沿焊縫四周加熱，以保持釬焊溫度。同時，用加壓棒撥動刀片沿刀槽往復移動

29、23次，以排除焊縫中的熔渣（見圖7c）排渣后，即停止加熱并用加壓棒在硬質合金頂面的中心部分加壓（見圖7d），用上述工藝不但能保證釬焊質量，同時也避免了用氧炔焊時工件上粘附過多焊料的缺陷，有利于焊后刃磨和使用。氧炔焊硬質合金工件的使用范圍： （1）使用于釬焊中小型硬質合金刀具、模具和量具 （2）在釬焊工件上批量較小的情況下比較合適 （3）使用于野外修補損壞的硬質合金采掘工具 （4）對大型和易于發(fā)生裂紋的硬質合金工件，不宜采用這種方法釬焊。 三、電阻加熱釬焊 1、電阻加熱釬焊的優(yōu)缺點 電阻加熱釬焊是在釬焊機（專用于釬焊硬質合金刀具的設備）或對焊機上進行的。它主要是由初級線圈上引入380伏電流，通過

30、次級線圈而成為大電流低電壓（36伏以下）的變壓器所構成，從變壓器的次級線圈上引出兩個紫銅電極（電極內(nèi)通冷卻水），使用時將電極與工件緊密接觸，則大電流通過工件的釬焊部分，使工件產(chǎn)生高溫而進行釬焊。 （1）優(yōu)點： a、操作較為簡單方便，勞動強度好。 b、釬焊效率比氧炔焊高 c、釬焊工件表面氧化層較少 d、對操作者技術要求不高 （2）缺點： a、耗電量較大，只適宜于單件加熱釬焊，不能進行多工件同時加熱和流水作業(yè)，所以效率不能進一步提高。 b、在加熱過程中易于燒壞工件 c、復雜形狀的工件和硬質合金多刃刀具及較小型的工件也不宜用這種方法釬焊 2、電阻加熱釬焊的使用范圍及注意事項 電阻加熱釬焊適用于釬焊一

31、般的硬質合金車刀、刨刀和形狀簡單的硬質合金模具，在使用時應注意下列各點： （1）必須裝有腳踩開關，便于操作者直接控制加熱速度 （2）要保持紫銅電極與工件接觸面的清潔與吻合，并經(jīng)常用銼刀或砂紙擦銼紫銅電極的接觸面，防止通電時接觸不良發(fā)生打火而燒壞工件。 （3）電極不能直接安放在硬質合金刀片上，或與硬質合金接觸。圖7a、b都是錯誤地將電極放在硬質合金上，這樣容易使硬質合金燒壞或產(chǎn)生裂紋。圖7c是由于電極與工件接觸不良時發(fā)生打火的現(xiàn)象，從而使工件發(fā)生燒蝕。圖7d正確安放電極的位置，使加熱時電流過刀桿，熱量由刀桿逐漸傳到硬質合金刀片。3、電阻加熱釬焊的過程 將電極按圖15d正確地與工件緊密接觸并固緊

32、（1）將焊料、熔劑和硬質合金按先后順序安放在刀槽上 （2）踩動腳踩開關加熱，中間可間斷12次，直至焊料熔化 （3）待晶亮的液態(tài)焊料滲至頂面，并布滿整個焊縫時，可進行有節(jié)奏地繼續(xù)加熱，以保持釬焊的溫度，同時用紫銅加壓棒進行排渣。 （4）排渣后，即可用加壓棒加壓釬焊，并立即停止加熱 （5）松開電極，卸下被焊工件，并放入保溫箱中保溫和進行低溫回火 （6）用銼刀或砂紙清理電極與工件接觸面，以準備釬焊下一個工件。 四、高頻感應釬焊 1、高頻感應釬焊的優(yōu)缺點 高頻感應釬焊是由高頻感應加熱設備輸出高頻電流，應由感應器產(chǎn)生交變磁場，它能貫穿在感應器中的工件而感應出電流，并使工件迅速加熱。優(yōu)點： a、 加熱速度

33、快，釬焊效率高 b、因加熱是局部性的，工件變形較小 c、 因加熱時間短而使工件表面氧化皮少 d、操作簡便，勞動條件較好 e、 易于保證釬焊質量 f、 可釬焊復雜形狀多行工件 缺點： a、 設備費用昂貴，且需要專人負責維修管理 b、 一般釬焊需要1530千瓦的高頻感應加熱設備，所以耗電量較大 c、 它是屬于表面加熱，當加熱釬焊大型工件時，不但溫度不均勻，難于保證釬焊質量，且效率也低。 2、高頻感應釬焊的應用范圍 （1）適用于釬焊一般硬質合金刀具、模具、量具等 （2）適用于進行多工件同時釬焊，或半自動和自動釬焊 （3）適宜于釬焊各種硬質合金多刃刀具，組合刀具及形狀復雜的模具、量具 （4）適宜于釬焊

34、外形特小的硬質合金工件 （5）適宜于釬焊基體需要淬火或局部需要淬硬的工件 必須提出，大型硬質合金刀具、模具不應該用高頻釬焊，而應該用爐焊焦炭爐、箱式電爐、油爐或煤氣爐等方法來加熱釬焊。 3、高頻釬焊的注意事項 （1）高頻加熱設備必須添裝一個腳踩開關，便于操作者控制溫度。焊接時，工件放入感應圈后，應有節(jié)奏地斷續(xù)踩動開關，使工件緩慢地預熱。待溶劑熔化后，就連續(xù)加熱，當焊料熔化并滲上頂面焊縫時，再進行斷續(xù)加熱，以保證合適的釬焊溫度來進行排渣和加壓釬焊。 （2）根據(jù)釬焊工件的大小，釬焊方法和同時加熱工件的數(shù)量等來調(diào)節(jié)電參數(shù)，使工件加熱均勻，速度適中 （3）高頻感應線圈應盡可能平行于焊接平面，如果線圈是

35、垂直焊接平面而非平行，則會造成感應電流沿刀體和刀片流動，由于電阻率不均勻，加熱程度不均，使局部過熱，易導致合金開裂。圖8是比較合理的線圈安置方式。釬焊時，必須注意工件不能同時兩點接觸感應器，以避免發(fā)生短路而燒毀工件和損壞感應器，在工件容易碰到感應器的情況下，可用石棉繩縛扎感應器，或用云母片隔攔于工件和感應器之間，以防止短路。（4）感應器與被加熱件的間隙：這個間隙的大小直接影響到電能的有效利用率的高低，影響到工件加熱的速度和焊接質量，因此感應器形狀及大小設計還要考慮到有較高的生產(chǎn)率和加熱均勻性。感應器與被焊刀具的間隙過大，則電能的有效利用率低，加熱緩慢；間隙太小則既不利于焊接操作也易因加熱太快溫

36、度升溫梯度太大導致產(chǎn)生熱應力裂紋，因此間隙的尺寸很重要。圖9是一般硬質合金車刀高頻焊時所用的感應圈與刀頭部分的相對位置尺寸，在實踐使用中效果較好，所以在設計其他形狀的感應圈時也可參照。（5）在高頻焊接中，一定要注意溫度的控制，不能過高。焊接時一旦冒出藍火和棉絮狀白煙時，就說明溫度過高而導致焊料成分鋅的燒損。這樣對合金及焊縫的質量都有影響。而溫度過低則焊料流動性不好、焊縫內(nèi)含有大量氣孔和夾渣，會嚴重影響焊縫強度。 第四節(jié) 釬焊裂紋和脫焊的原因及防止方法 一 裂紋產(chǎn)生的原因和種類 刀片裂紋種類如圖10所示，裂紋（1）是由于快速加熱產(chǎn)生的，裂紋產(chǎn)生的原因是由于加熱速度過快，導致加熱不均，使合金表面局

37、部或整體升溫過急過熱導致熱應力過大而產(chǎn)生裂紋，這類裂紋較深或貫通刀片表面，但一般較少發(fā)生，裂紋（2）是由于焊后快速冷卻，導致內(nèi)應力急劇釋放，在合金表面產(chǎn)生較大的拉應力并將合金拉裂形成的，這類裂紋一般較深呈粗大發(fā)狀，并通穿合金表層。裂紋（3）主要是由于磨削用量或砂輪選擇不當造成的。裂紋不深且垂直與磨紋產(chǎn)生。裂紋（4）則是由于刀具冷卻后產(chǎn)生的應力所引起的裂紋，這類裂紋一般沿釬焊面分布。焊接裂紋的主要產(chǎn)生原因有以下幾點： 1、因不注意硬質合金牌號和幾何形狀而造成的釬焊裂紋 在上述的硬質合金的釬焊特性中已經(jīng)指出：對于YT30、YT15、YT14、YG3X等牌號的硬質合金，和大釬焊的硬質合金工件，在釬焊

38、時容易發(fā)生裂紋。有些廠礦不注意這些問題，而是千篇一律地采用相同的槽型設計和釬焊工藝，往往產(chǎn)生釬焊裂紋。 2、因槽型設計不合理而造成的釬焊裂紋 封閉式或半封閉式的槽型，都是增加釬焊應力促使造成裂紋的重要原因，所以設計人員應掌握如下原則：即在滿足所需要的焊接強度情況下，盡可能減少焊接面和釬焊面積，有些設計人員在設計工件時，往往只顧“焊牢”而盲目地增加釬焊或釬焊面積，這是十分片面的 3、釬焊時，加熱速度太快或釬焊后劇冷所產(chǎn)生的裂紋 釬焊加熱過急的情況，往往是發(fā)生在用氧炔焊、電阻焊和高頻感應釬焊等方法時，其主要原因是： （1）氧炔焊加熱釬焊時，如果用火焰的高溫區(qū)（見圖5火焰的核心區(qū)和還原交界處的溫度高

39、達3000）直接燒硬質合金，使硬質合金表面局部升至高溫，有時甚至將硬質合金的邊角部分燒熔化，這都會造成裂紋。 （2）電阻焊時，如因電極位置安放不妥，而電極直接接觸硬質合金時，也容易使硬質合金過熱而發(fā)生裂紋（見圖7a、b） （3）在高頻釬焊時，如感應器設計不合理或電規(guī)范調(diào)的不合適，也容易使硬質合金升溫過快而產(chǎn)生裂紋。 釬焊后因劇冷而導致發(fā)生裂紋的有下列幾種情況： （1）釬焊后，將工件放在潮濕的地面上，或是放在潮濕的石灰槽中，就會使硬質合金因劇冷而發(fā)生裂紋。 （2）釬焊后，因工件需要淬火發(fā)生劇冷，在一般情況下，對YT30、YT15及大面積釬焊的硬質合金工件，不允許在釬焊后進行整體淬火，以免發(fā)生裂紋

40、。4、硬質合金本身缺陷而導致發(fā)生裂紋對于大面積或形狀特殊的硬質合金，在釬焊前必須逐塊的進行嚴格檢查。由于硬質合金在燒結過程的缺陷。如小裂紋、崩角、疏松等情況，在加熱釬焊后將會擴大而形成大裂紋。5、由于刃磨不當而產(chǎn)生裂紋 （1）刃磨時，所使用的砂輪不合適（如砂輪材料、硬度和粒度等）而產(chǎn)生裂紋。（2）有些情況是操作者不了解硬質合金刀具的特性。將硬質合金刀具與高速鋼刀具等通起來，刃磨時也浸水，因而產(chǎn)生裂紋。（3）有的操作者在集中刃磨時，進給量過大，導致合金溫度過高而產(chǎn)生刃磨裂紋。實踐證明在集中刃磨時，應該采取流水刃磨法來防止刃磨裂紋。這樣既可提高生產(chǎn)效率，也大大減少了裂紋的發(fā)生。（4）磨削余量留的過

41、大，有的刀具設計不合理，要靠刃磨掉大量的硬質合金，以達到所需要的幾何形狀，這也是造成刃磨裂紋的原因之一。（5）因磨削加工不當而產(chǎn)生裂紋，如硬質合金模具和某些硬質合金刀具及量具，焊后要在磨床進行磨削加工，特別是在平磨工序中，最容易發(fā)生裂紋。一般可采用間斷磨削，電解磨削或金剛石砂輪磨削來解決。二、減少釬焊應力和防止裂紋的產(chǎn)生可采用的特殊釬焊工藝 上面說過，裂紋產(chǎn)生的原因是多方面的，因此防止裂紋要從槽型設計、釬焊工藝及刃磨等多方面來解決，下面介紹各種特殊釬焊工藝。目的是盡量減少因釬焊加熱使硬質合金與基體金屬膨脹不一而產(chǎn)生的應力，從而達到減少釬焊應力，防止發(fā)生裂紋延長工件的使用壽命。 1、在焊縫中加補

42、償墊片的方法 在焊縫中加補償墊片的方法很多。如用鐵絲網(wǎng)、沖孔填片、鎳鐵合金墊片和硬質合金上電鍍純鐵等等。由于這些補償物的熔點高于焊料熔點溫度200以上，它在釬焊時不熔化而夾在焊縫中間，使釬焊冷卻時，硬質合金和基體金屬能較自由的收縮，以減少釬焊應力和防止裂紋的產(chǎn)生。 （1）用107#焊料：該焊料本身是由105#焊料中夾有一層0.4毫米的低碳鋼片所組成的，釬焊后，低碳鋼片夾在焊縫中起到減少應力和防止裂紋發(fā)生的作用。 （2）用低碳鋼片做補償墊片，厚度約在0.40.5毫米左右。 （3）用厚度為0.40.5毫米的鍍鎳鐵做補償墊片，取得了很好的效果，它是將1015毫米厚的工業(yè)純鐵，用電鍍的方法鍍上一層0.20.5毫米的鎳，然后經(jīng)過軋機軋薄到0.40.5毫米，使它兩面各一層幾微米的電鍍層，其優(yōu)點是能有效地減少釬焊應力和防止裂紋，但又不使用很多的鎳。 2采用高速鋼做基體或用高速鋼做墊片的方法 采用這種方法主要是因為高速鋼與硬質合金的膨脹系數(shù)相差較小，從而可以達到減少釬焊應力和防止裂紋的目的，當在某些刀具（或工件）的形狀不允許雙層疊焊時，可采用整體高速鋼作基體。 當采用高速鋼墊片時，其釬焊過程與雙層硬質合金釬焊相同。而用高速鋼作基體時，其釬焊工藝與釬焊一般硬質合金工件時一樣。唯一不同點是，焊后不保溫而采取空冷，使高速鋼