合金刀具用哪些焊接工艺
Ⅰ 铣刀硬质合金刀片焊接方法有哪些
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Ⅱ 求解:谁知道在刀具和铣刀上焊接硬质合金,需要哪些设备和工具。跪求,知道的前辈,解释一下
硬质合金常用的焊接方法和设备有如下几种:
钎焊是一种传统且广泛应用的硬质合金焊接方法,它的工艺成熟可靠,依据加热方式的不同分以下一些工艺方法:
1)火焰钎焊
火焰钎焊是用可燃气体(乙炔、丙烷等)与氧气或压缩空气混合燃烧的火焰作为热源进行焊接的一种方法。火焰钎焊设备简单、操作灵活方便,根据工件形状可用多火焰同时加热焊接。钎料多采用丝状或片状的铜基、银基钎料,其中HL105锰黄铜钎料应用最为广泛;钎剂一般采用脱水硼砂。火焰钎焊主要适用于中小尺寸硬质合金刀具、模具和量具的小批量生产,对于大型的硬质合金工具,由于火焰加热的温度和速度难以控制,加热时会产生较大的温度梯度,容易引发裂纹的产生,因此一般不采用此方法【2,6】。
2)电阻钎焊
电阻钎焊一般可分为直接加热法和间接加热法。直接加热法是将电极置于接头两侧,使电流经过钎缝面的接触电阻而发热,从而完成焊接过程;间接加热法是将电极置于接头一侧的钢质母材上,电流通过钎缝一侧的母材电阻发热(或通过发热元件发热)来实现钎焊。采用间接加热法可避免电极与硬质合金接触,防止硬质合金的过热和烧损,避免其硬度的降低和开裂。可配用铜基或银基钎料,常用的有H68、HL105钎料等,其中HL105钎料的抗剪强度较高,对于YT5刀具的焊接,抗剪强度可达28.5GPa,对于YG8可达到29.7GPa。钎剂一般采用脱水硼砂【7】。
加热电压是电阻钎焊的重要参数,要选择合适的数值以保证合理的发热升温速度;其次要保证电极与工件接触处于良好状态。加热过程中要及时排渣,防止钎缝夹杂和气孔形成而降低强度。使用硼砂钎剂时一定要先经过脱水处理,否则由于结晶水的存在,在焊接过程中结晶水蒸发,在焊接区域内产生大量气体,既影响了正常排渣,又易在焊缝中产生气孔【7】。
电阻钎焊的操作较为简单方便,效率比火焰钎焊高,工件表面的氧化较少,但是在加热过程中易造成工件局部过热烧损。此外对于复杂形状的工件、多刃刀具及尺寸很小的工件也不便操作【2】。
3)感应钎焊
感应加热钎焊的优点是加热迅速,钎料液化过程短,并可以在各种气氛(空气、保护气体、真空)下进行,能减轻硬质合金过热和氧化,有利于提高焊接质量;该方法的缺点是设备较复杂、一次性投资较大,其次是感应电流的趋表效应,当钎焊大厚工件时,加热温度不均匀,难于保证钎焊质量,且效率也低,故一般只适用于钎焊结构型式简单(最好是轴类细长型)的小尺寸焊件【2】。
感应钎焊的工艺参数一般包括钎缝间隙、加热速度、冷却速度、感应圈形状尺寸、钎料钎剂的加入方式等因素。这些因素必须有一个合适的组配范围,因素的波动会对焊缝质量造成不良影响,尤其是在硬质合金中产生较大的焊接应力。
钎缝间隙值是确保钎焊质量的重要参数。通常认为钎缝越小,焊接应力越大,反之亦然。钎缝间隙过小时,会发生“挤死”和“钎不透”,使接头强度下降和焊接应力增加;而间隙过大,毛细作用减弱,也会导致“钎不透”,使接头强度下降。因而大小适中的钎缝间隙对减小焊接应力和增强焊缝牢度有很大的作用【8】。
加热和冷却速度对钎头焊接质量有很大影响。加热速度太快,合金中会产生较大的应力;加热太慢,则高温停留时间长,这虽然能使液态钎料的润湿和扩散更完善,但会造成合金的氧化烧损。通常加热以不超过100℃/s为宜。冷却速度太快,合金中会产生很大的收缩应力;冷却速度太慢,虽然能减小焊接应力,但对钢体材质的淬火不利,故一般以60℃/s为宜【8】。
感应圈是感应加热设备的重要元件,交流电源的能量是通过它传递给焊件而实现加热的,因此,感应圈的结构是否合理对于钎焊质量和生产率有很大影响。正确设计和选用感应圈的原则是:感应圈应有与焊件相适应的外形, 尽量减少感应圈本身和焊件之间的无用间隙,间隙最好不大于2~3mm,以便提高加热效率。为了使焊件加热平稳、均匀,防止焊件尖角处发生局部过热,应当合理选择感应圈的匝数和感应电流的交变频率等参数。
4)炉中钎焊
将装配好的工件放在电阻丝发热的加热炉中进行加热钎焊的方法称之为炉中钎焊,其特点是工件整体加热,加热均匀、工件变形小。不足之处是加热速度慢、效率低。但对于批量生产,一炉可以同时钎焊多个接头及焊件,以此可以弥补加效率低的不足【9】。炉中钎焊的加热气氛有以下几种:
a)空气炉
由于焊件在空气中加热时工件容易氧化,且升温速度较慢,不利于钎剂去除氧化膜,故应用受到一定的限制,目前已逐渐被保护气氛炉中钎焊和真空炉中钎焊所代替【9】。
b)保护气氛炉
根据保护气氛的不同,可以分为还原气体和惰性气体炉中钎焊【9】。还原性气体一般用H2或CO,不仅能避免工件在加热过程的氧化,还能还原工件表面的氧化膜,有助于钎料的润湿;惰性气体一般用Ar、N2和He等,对气体纯度的要求较高,一般要在99.99%以上,在气体入炉前还要经过脱水(硅胶、浓硫酸)脱氧(海绵钛)装置。工件通常应放在容器内,在流动的气体中进行加热钎焊。用惰性气体比用还原性气体的安全性要高。加热温度、保温时间及冷却速度是主要的工艺参数。加热温度高于900℃时,硬质合金的硬度会有明显降低。保温时间过长时也会引起硬质合金的硬度降低。焊后应缓慢冷却,以防止开裂【10-12】。
c)真空炉
真空钎焊是基于在真空中加热时金属及其氧化物产生蒸发,破坏其表面氧化膜,从而达到去膜效果的。在真空条件下,有一些金属可在低于熔点的温度下便发生显著蒸发,也有一些金属氧化物会发生挥发。金属,特别是金属氧化物的蒸发能有效地破坏表面氧化膜,使真空条件下的无钎剂钎焊成为可能。对于以TiC为硬质相的YW类硬质合金来说,采用Ag-Cu-Zn系合金作为钎料,在真空炉中钎焊是一种比较好的方法,因为焊接过程中Zn的挥发能使Cu的扩散能力增强,从而使焊缝强度升高【13】。
真空钎焊的优点是可防止被焊金属、硬质合金及钎料与氧、氢、氮等气体介质发生反应而产生不良影响,并且由于钎焊组装件在真空炉中升温、降温缓慢,从而可大大降低温度梯度,有利于减少钎焊应力,获得高质量的钎焊质量,在焊接大件及形状较复杂的硬质合金时采用真空钎焊技术尤为有利。由于金属及其氧化物的蒸发是随着周围气压的降低及温度升高而加剧的【14】,因此真空钎焊的炉内真空度、加热温度及保温时间是影响钎焊质量的主要因素,正确选择这些参数对钎焊质量至关重要。
加热温度的选择应参照所用钎料的实际熔点,在空气中加热一般比熔点高10~30℃。而在真空钎焊时,由于传热的滞后效应,也为了提高钎料的流动性,加热温度应比空气中略高一些【14】;对于同样尺寸的焊件,真空钎焊时的保温时间应比空气炉中的适当延长。如果时间太短,则钎料与被焊母材之间来不及形成足够的冶金结合,还可能由于加热不均匀而造成“虚焊”。相反,如果保温时间过长,则有可能导致钎料严重烧损蒸发,从而导致焊缝强度降低【14】。
真空度的选择与被焊件材质及所用钎料的成分、性质有关,同时也与钎焊温度有关,一般应在10-3Mpa以上,以便获得良好的去膜效果。钎料中的Zn、Ag在真空状态下显著蒸发的温度较低,为避免钎料中的这类元素蒸发,在接近焊料熔化温度时,可停止抽真空。此外,对于一定材质的焊件及所用钎料,可由确定的加热温度来反推所需的炉内真空度【14】。
5)激光钎焊
激光作为一种新型的焊接热源,具有加热速度快、热影响区窄、焊后变形及残余应力小等特点,特别是在减弱接头熔合区脆化方面,具有独特的优点。这使其有可能应用于硬质合金的焊接【15】。据相关文献报道,可采取激光的“深熔焊”和“热导焊”模式进行硬质合金的钎焊,用纯Cu、Ag-Cu合金作为钎料。相关的工艺参数主要有激光功率、焊接速度、焦点位置、填充层厚度等【15-17】。由于硬质合金与钎料之间的熔点相差很大,在焊接中要严格控制工艺参数, 既使钎料在瞬时内充分熔化, 以浸润硬质合金, 又能将硬质合金基体加热到较高的温度而不致熔化,使其能够更好地被液态钎料所润湿, 形成理想的钎焊接头【16】。
在激光“深熔焊”过程中, 激光功率密度很高,在激光直接作用的区域, 硬质合金瞬间可达很高温度,并与钎料中的Cu发生剧烈的“亲合”作用,还容易发生钎料的蒸发和过度烧损,使表面出现严重的凹陷现象【15】,因此必须通过适当调整工艺参数来减少钎料的烧损。另外由于硬质合金中Co的含量一般都很低,在激光“深熔焊”的高温作用下极易逸失, 而使WC以疏松的状态存在, 此时的硬质合金将不能保持原有的致密烧结组织和性能,导致接头不可避免地出现一些裂纹、气孔等缺陷【17】。
在“热导焊”过程中,激光束直接作用在钎料上,需采用表面涂料来提高钎料对激光的吸收率。另外,为了使钎料在瞬间尽量多地吸收激光能而熔化,应采用小直径光斑【15】。焊接时,激光束的大部分能量被钎料吸收,吸收的能量在极短的时间内迅速向下传导,使其完全熔化,从而浸润硬质合金。这种方式较易获得没有凹陷的完整钎焊接头【15】。
在激光钎焊过程中,由于热过程极短,一般只存在硬质合金中的Co向液态钎料的溶解和短距离扩散,而钎料中的Cu则基本上未向硬质合金扩散,因而两者之间的冶金结合不够充分,这会直接降低接头的剪切强度。由于Ni与硬质合金中的Co物理化学性质相似,能够与硬质合金很好地亲和, 同时又能够与Cu无限互溶, 因而为了改善钎料与硬质合金的冶金结合, 提高接头质量,可采用预先在硬质合金钎焊面上电镀Ni的方法加以改善【17】。
Ⅲ 硬质合金刀具的焊接应该注意哪些
硬质合的焊接性较差,由于其含碳量高,烧结后未经清理的表面层往往含有较多游离状态碳,妨碍焊料的润湿.通过对焊接表面仔细清理,喷吵,磨削和研磨抛光,可以改善硬质合金的润湿性能.
硬质合金硬度,脆性大,若在焊接过程中工艺稍有疏忽,刀片就会因产生裂纹而导致报废,因此如何避免产生焊接裂纹成了刀具焊接过程中必须解决的重要问题. 焊接刀裂纹形成的机理及类型
1) 加热对硬质合金形成裂纹的影响 硬质合金刀片与钢(刀杆)的热膨胀系数相差较大,而且合金的导热性能也较刀体材料差,若在焊接时快速加热会产生很大内应力,促使刀片在焊接层处热应力过大导致刀片崩裂。 因此焊接温度控制在约大于焊料溶点30~50℃。选用的焊料其熔点应低于刀杆熔点60℃,焊接时火焰应由下向上均匀加热慢慢预热进行焊接,因此要求刀槽与刀片焊接面形成一致。局部过热会使刀片本身或刀片与刀杆的温差较大(大与厚的刀片更为严重),热应力将使刀片刃口崩裂。所以要求预热时先对刀杆预热,若刀片与刀杆一起加热应前后左右往返移动火焰进行加热,这样可避免热量集中造成局部过热而产生裂纹。
2) 刀槽形状对裂纹形成的影响 刀槽的形状与刀杆焊接面不一致或相差较大,形成封闭式或半封闭式的槽形,易造成焊接面过多和焊层过大,由于热膨胀之后收缩率不一致,也易在刀片焊接处造成应力过大,形成崩裂。在满足使用所需要的焊缝强度要求下,尽可能减少钎焊面的面积。
3) 冷却对硬质合金形成裂纹的影响 焊接中或焊接后进行冷却或急速冷却以及焊剂脱水不良,都会使刀片产生爆裂而裂纹贯通。因此要求焊料有良好的脱水性。焊后绝对不能放在水中急速冷却,要放在石灰、石棉粉、砂子等中缓慢冷却。最好缓冷后在300℃左右保温6小时以上随炉冷却。
4) 刀槽底面有缺陷对裂纹形成的影响 刀片和刀槽的接触面不平整,如有黑皮麻坑、局部不平等原因,使焊接不能形成平面结合,造成焊料分布不匀,这样不但影响焊缝强度而且引起应力集中,导致刀片断裂,因此,刀片要研磨接触面,对刀片刀槽的焊接面应清洗干净。 在铣刀片槽与刀片配合过程中,要求刀片伸出刀杆支承部分不大于0.5mm,如果刀片伸出刀杆支承部分过大或刀杆支承部分较弱,就会使刀具在焊接过程中承受拉力而产生断裂现象。
5) 刀片二次加热对裂纹形成的影响 刀片在钎焊后,紫铜钎料没有完全填满缝隙,个别出现虚焊,有的刀具在出炉过程中,刀片在刀杆上掉下来,因此需二次加热,这样一来,粘结剂Co严重烧损,WC晶粒长大,有可能直接导致刀片裂纹。
Ⅳ 车刀上的硬质合金刀片是用什么方法焊接在刀柄上的
普通氧气焊加助焊剂硼砂和铜焊条焊就行了!焊接方法如下;在焊接时先专用四氯化炭属(CCl4)将刀杆焊接部分洗刷,,用氧气与乙炔把车刀烧红后撒上硼砂! 用铜融化到刀子的上面,把刀片在放到刀杆上,继续烧至铜和合金刀片接触均匀, 一把普通焊接刀就出来了 。
Ⅳ PCD刀具的焊接方法常用的有哪几个
PCD的焊接方法
1) 激光焊接
激光焊(Laser Beam Welding)是利用高能量密度的激光束作为热源的一种高效精密焊接方法。激光焊接具有高能量密度、可聚焦、深穿透、高效率、适应性强等优点。激光焊接 过程属于传导焊接,即激光辐照工件表面,产生的热量通过热传导向内部传递。通过控制激光脉冲的宽度、能量、峰值功率和重复频率等参数,使工件达到一定的熔 池深度而表面又无明显的汽化,即可进行焊接。由于功率密度大(可达109W/cm2),因此激光焊接过程中在金属材料上生成小孔,激光能量通过小孔往工件 的深部传输,减少横向扩散,材料的融合深度大,焊接速度快,单位时间焊合的面积大。此外,激光焊接形成的焊缝深而窄,深宽比大(可达2~10),焊合单位 面积所需能量小,热影响区小,焊接变形小。一般不加填充金属,依赖焊件自身融合。激光焊接系统有高度的柔性,易于实现自动化。但用激光焊接时,要求被焊件 有较高的装配精度,原始装配精度不能因焊接过程热变形而改变,且光斑应严格沿待焊缝扫描而不能有显著的偏移,否则将造成严重的焊接缺陷。此外,由于激光器 及其焊接系统的一次投资较大,焊接成本高,对母材的要求较高,参数多,对操作技能的要求高等等,都制约了激光焊接的广泛应用。使用激光进行PCD复合片的 焊接,获得的焊接接头强度可高达1800MPa,且对金刚石层不会产生热损伤,是一种理想的PCD焊接方法,目前多用于金刚石圆锯片的焊接。
2) 真空扩散焊
真空扩散焊(Vacuum Diffusion Bonding)是指在较高的温度和较大的压力下,使处于真空中清洁的零件表面相互靠近,在相当小的距离内原子相互扩散从而将两部分连接在一起的焊接方 法。真空扩散焊一般是在被焊材料熔点温度(绝对温度)的60%~80%的温度下进行的,因此对于膨胀系数差异很大的材料(如PCD复合片的硬质合金基底与 45#钢刀杆),此种方法显得十分有效。在进行扩散焊时,零件在真空室中的加热是在不断往外抽气的情况下进行的,因而能除掉零件表面的吸附气体和氧化膜。 此外,真空扩散焊能保持工件的几何尺寸和形状精度,获得具有真空密封的、热稳定的、抗震的接头。因此,真空扩散焊在PCD地质钻头的焊接中得到了广泛应 用。它的应用可保证钻头的质量,提高焊接强度,增大钻头的进尺深度。美国桑迪亚实验室在焊接表面进行镀镍处理,镀层厚25~50µ,然后在650℃下经受 214.62MPa的压力达4小时,进行真空扩散焊,其剪切强度为413.36~551.2MPa。
使用真空扩散焊进行PCD复合片焊接时,其焊接工艺过程复杂,焊接时间较长,成本高,需用专用设备,一次性投资很大。目前,真空扩散焊一般只用于焊接强度要求高、使用时振动较大的地质钻头的焊接,还未用于大批量制造通用刀具的生产中。
3) 真空钎焊
真空钎焊(Vacuum Brazing)是指在真空状态下进行零件的钎焊焊接。由于这种方法是在无氧化气体的气氛中进行的,所以能获得强度、韧性和均匀性都比较高的优良接头,是 一种新兴的焊接方法。进行真空钎焊必须采用专用设备,焊接过程中,在控制真空度的同时还要控制焊接温度,因此工艺复杂,操作难度较大。目前,利用真空钎焊 的方法进行PCD油田钻头的焊接,其钎缝的剪切强度可达451.9MPa
4) 高频感应钎焊
高频感应加热技术是二十世纪初发展起来的一项加热技术。由于它具有加热速度快、材料内部发热和热效率高、加热均匀且有选择性、产品质量好、几乎无环境污 染、易于实现生产自动化等一系列优点而得到迅速推广。目前,这种加热技术在机床制造、汽车、拖拉机制造、轴承制造、量具刃具制造及一般机械零件制造中都得 到了广泛应用,并且其应用范围日益扩大,高频感应钎焊就是其中一个主要应用方向。
高频感应钎焊(Hi-frequency Inction Brazing)就是利用电磁感应原理使电磁能在钎料和零件中转化成热能,将钎料加热到熔融状态,从而将零件焊接在一起的焊接方法。采用这种方法,钎焊加 热速度快,功率密度可达10~100kW/cm2,通常可在几秒钟内完成加热过程,并能保证零件的尺寸精度,其剪切强度可达300~400MPa。
与激光焊接、真空扩散焊、真空钎焊等焊接方法比较,高频感应钎焊的最大优势在于其设备投资少、焊接工艺易于掌握,其缺点在于高频感应加热的温度难于控制。目前,高频感应钎焊PCD复合片的应用比较广泛,但其工艺还有待于进一步提高。
Ⅵ 中合金钢的焊接工艺是什么
中碳合金钢焊接 例如35CrMo的管子 预热150-250,层间不高于300。氩电联焊。小规范。最好充氩。。内焊后保容温,然后高温回火热处理。升降温150一小时。680恒温1小时。焊丝用H13CRMOA或者TIG-R30.焊条用R302,R307.
Ⅶ 焊接方法有哪些
焊接或称熔接、镕接,是一种以加热或加压方式接合金属或其他热塑性材料如塑料的制造工艺及技术。
金属焊接方法有钎焊,熔焊、压焊三大类。
钎焊是采用比母材熔点低的金属材料作钎料,将焊件和钎料加热到高于钎料熔点,低于母材熔化温度,利用液态钎料润湿母材,填充接头间隙并与母材相互扩散实现连接焊件的方法。钎焊变形小,接头光滑美观,适合于焊接精密、复杂和由不同材料组成的构件,如蜂窝结构板、透平叶片、硬质合金刀具和印刷电路板等。钎焊前对工件必须进行细致加工和严格清洗,除去油污和过厚的氧化膜,保证接口装配间隙。间隙一般要求在 0.01~0.1毫米之间。较之熔焊,钎焊时母材不熔化,仅钎料熔化;较之压焊,钎焊时不对焊件施加压力。钎焊形成的焊缝称为钎缝。钎焊所用的填充金属称为钎料。
熔焊是在焊接过程中将工件接口加热至熔化状态,不加压力完成焊接的方法。熔焊时,热源将待焊两工件接口处迅速加热熔化,形成熔池。熔池随热源向前移动,冷却后形成连续焊缝而将两工件连接成为一体。
在熔焊过程中,如果大气与高温的熔池直接接触,大气中的氧就会氧化金属和各种合金元素。大气中的氮、水蒸汽等进入熔池,还会在随后冷却过程中在焊缝中形成气孔、夹渣、裂纹等缺陷,恶化焊缝的质量和性能。
压焊是在加压条件下,使两工件在固态下实现原子间结合,又称固态焊接。常用的压焊工艺是电阻对焊,当电流通过两工件的连接端时,该处因电阻很大而温度上升,当加热至塑性状态时,在轴向压力作用下连接成为一体。
具体方法包括气焊,电(弧)焊,压焊,电渣焊,电阻焊,气体保护焊,埋弧焊,闪光焊,冷焊等等。
Ⅷ 球墨铸铁与合金钢的焊接工艺用什么设备焊接
可以选用适合铸铁与碳钢,铸铁与合金钢焊接的WEWELDING777冷焊铸铁焊条,工艺上采用冷焊的工专艺焊接,属小电流小规范焊接,根据具体的焊接结构调整焊接顺序,减少裂纹的风险
如果采用WEWELDING777的焊接,对于设备到是没有什么特殊的要求,交直流两用均可,直流反接,逆变即可,大功率稳定性会更好一些。
Ⅸ 锌合金用什么焊接工艺焊接合适
高频加热
Ⅹ 工程训练题:车刀上的硬质合金刀片是用什么方法焊接在刀杆上的
你说的是硬质合金焊接刀吧! 火焰钎焊 用可燃气体与氧气或压缩空气混合燃烧的火焰作内为热源进行焊接!容我们这里用火焰钎焊!氧气与乙炔1把车刀烤红撒上硼砂! 用铜融化到刀子的上面,把刀片在放到刀杆上,继续烤!直到铜和合金刀片接触均匀! 一把普通焊接刀就出来了 B钎焊是对的!