鎢鋼焊接技術(shù)分析

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鎢鋼焊接技術(shù)分析

鎢鋼是具有高硬度和高強(qiáng)度的工具材料，具有耐高溫、耐腐蝕、耐磨損耐用的特性，同時也具有很高的脆性，其抗沖擊韌性不如一般常用合金鋼材，因鎢鋼的提煉、制取及生產(chǎn)燒結(jié)工藝復(fù)雜，又因鎢是稀有貴金屬，屬戰(zhàn)略戰(zhàn)備物資，是以其價格比常用合金鋼材貴許多。鑒于此，人們著眼于成本的考慮，常將鎢鋼與其它常用鋼材通過焊接的方法制成鎢鋼合金工具或是鎢鋼合金刀具和耐磨零件等。

鎢鋼與鋼的焊接主要用于機(jī)械加工的刀具、刃具、模具、采掘工具和以耐磨作為主要性能的各種零部件，特點是可以節(jié)省大量的貴重金屬，降低生產(chǎn)成本，提高零部件的使用壽命。鎢鋼工具和鎢鋼刀具在各工業(yè)部門已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用，并收到了顯著的效果，能顯著提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。

一.

鎢鋼的焊接特點

鎢鋼主要用于制造刀具、量具、模具、采掘工具以及整體刀具等雙金屬結(jié)構(gòu)。切削部分為鎢鋼，基體為碳素鋼或低合金鋼，通常為中碳鋼。這類工件在工作時受到相當(dāng)大的應(yīng)力作用，特別是壓縮彎曲、沖擊或交變載荷，要求接頭強(qiáng)度高、質(zhì)量可靠。鎢鋼具有高硬度和耐磨性好的特點，但也存在脆性高、韌性差等缺點。

大部分鎢鋼工具是用焊接的辦法鑲嵌在中碳鋼或低合金鋼基體上使用，焊接工藝與鎢鋼的使用性能密切相關(guān)，焊接性能的好壞直接影響到鎢鋼的使用效果。

一般焊接性特點

鎢鋼含有較高含量的碳化物和合金元素，雖然可以進(jìn)行焊接加工，但焊接時容易出現(xiàn)淬硬組織和裂紋。必須采取有效的工藝措施，才能獲得滿意的焊接接頭。目前生產(chǎn)中鎢鋼與鋼焊接常用的焊接方法有氧－乙炔火焰釬焊、真空釬焊、電弧焊、惰性氣體保護(hù)焊、摩擦焊、等離子弧焊、真空擴(kuò)散焊和電子束焊等。鎢鋼與鋼焊接時有如下的特點。

①線膨脹系數(shù)與釬焊裂紋的關(guān)系

鎢鋼的尺寸比較小，一般是固定在一個比較厚大的鋼支撐材料上使用。釬焊是把鎢鋼和基體金屬連接在一起的有效焊接方法。鎢鋼的線膨脹系數(shù)（～×10-6/℃）與普通鋼的線膨脹系數(shù)（12×10－6℃－1）相比差別很大，鎢鋼只有鋼的1/3～1/2左右。加熱時鎢鋼和鋼都自由膨脹，但冷卻時鋼的收縮量比鎢鋼大得多。此時焊縫處于受壓力狀態(tài)，而在鎢鋼表面上則承受拉應(yīng)力。如果殘余應(yīng)力大于鎢鋼的抗拉強(qiáng)度時，鎢鋼的表面就可能產(chǎn)生裂紋。這是鎢鋼釬焊時產(chǎn)生裂紋的最主要原因之一。

②

硬度與裂紋敏感性的關(guān)系

鎢鋼的硬度與耐磨性和焊接裂紋敏感性成正比，鎢鋼的硬度越高，釬焊時產(chǎn)生裂紋的可能性越大。而且，一般精加工或超精加工所用的鎢鋼，在釬焊時容易發(fā)生裂紋。根據(jù)不同牌號的鎢鋼的硬度和強(qiáng)度大小可以判斷鎢鋼的焊接裂紋敏感性，由差到好的排列順序如下YG類

YG3X，YG3，YG4，YG6X，YG6，YG8，YG11，YG15

YT類

YT60，YT30，YW1，YT15（YW2），YT14，YT5

以上兩類鎢鋼，從左至右表明硬度和耐磨性逐漸降低，而強(qiáng)度和韌性增加，釬焊裂紋發(fā)生的可能性減小。

③

焊接殘余應(yīng)力的影響

焊接區(qū)域的殘余應(yīng)力是一種潛在的危害，盡管焊接后鎢鋼工件上不一定能馬上發(fā)現(xiàn)裂紋，但在隨后的刃磨、保管或使用過程中卻容易產(chǎn)生裂紋，造成工具報廢。當(dāng)鎢鋼的釬焊面積越大時，產(chǎn)生的焊接殘余應(yīng)力越大，發(fā)生裂紋的可能性也越大。

在焊接鎢鋼工具時，必須使焊接殘余應(yīng)力盡量減小。焊接時必須采取措施減小釬焊應(yīng)力，可采取降低釬焊溫度、焊前預(yù)熱及緩冷、選用塑性好的釬料、加補償墊片、改進(jìn)接頭結(jié)構(gòu)等措施。釬焊大面積鎢鋼時，無論強(qiáng)度高低，均應(yīng)采取特殊措施，以減小焊接應(yīng)力和防止裂紋的產(chǎn)生。

④

氧化問題

鎢鋼在空氣中加熱到800℃以上時，鎢鋼的表面開始氧化，生成疏松的氧化物層，同時伴隨有脫碳現(xiàn)象。當(dāng)加熱至950～1100℃時，表面層會發(fā)生急劇的氧化，形成的氧化薄膜使鎢鋼變脆，降低力學(xué)性能。表面氧化層的存在，也降低了焊縫的強(qiáng)度、硬度。在焊接時采取措施盡量減少鎢鋼焊接部位的氧化現(xiàn)象，是提高