硬质合金刀具的焊接.doc

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1、硬质合金刀具的焊接第一节硬质合金的钎焊特性硬质合金具有很高的硬度、耐磨性和红硬性。硬质合金的钎焊是将硬质合金和钢体牢固地连接在一起的有效方法之一。这项钎焊工艺，已经广泛地应用在硬质合金刀具、模具、量具和采掘工具上。由于各种牌号的硬质合金成分不同，其用途及钎焊的特性不同。因此，我们必须进一步了解硬质合金的性能，用途及其钎焊的特性。一、硬质合金的强度和钎焊裂纹的关系各种牌号的硬质合金，当它的强度越高，钎焊时产生裂纹的可能性就越小，反之，钎焊裂纹就比较容易产生。但硬质合金的硬度和耐磨性往往与强度成反比，即高硬度、高耐磨性的合金，强度

2、较差，而高强度的合金，其硬度和耐磨性较低。一般来说：精加工或超精加工所用牌号的硬质合金，在钎焊时更容易发生裂纹，如在钎焊YT15、YT30、YG3和YG3X等牌号硬质合金时，就要采取特殊措施来防止发生裂纹。各种牌号硬质合金的可焊性能，如下表示：YG类：YG3X→YG3→YG6X→(YG6A)→YG6→YG8→YG11→YG15YT类：YT30→YW1→YT15（YW2）→YT14→YT5以上两式，从左至右表明硬度和耐磨性降低，而强度和韧性增加，钎焊裂纹发生的可能性则减少。二、硬质合金的线膨胀系数与钎焊裂纹的关系硬质合金与一般作

3、为刀体材料所用的碳素钢在加热时膨胀系数差别很大，从1：2到1：3左右。表1为硬质合金与钢材线膨胀系数对比。钎焊过程中，在加热阶段，硬质合金和钢基体从B膨胀至B″，它比硬质合金多膨胀了B′B″。在冷却过程中，则钢基体要比硬质合金多收缩B′B″。由于焊缝已牢固地将硬质合金和钢体焊接在一起，不允许它们各自自由收缩，因而它们之间的收缩差B′B″除了依靠极薄的焊缝的塑性来抵消一小部分外，绝大部分以应力状态存在着（见图1b），这种应力在焊缝处成压应力，在硬质合金表面上成拉应力。当这种拉应力大于硬质合金的抗拉强度时，就会在硬质合金表面产生裂

4、纹（见图1c），这就是钎焊硬质合金时发生裂纹的最主要原因。由此可见，当硬质合金的钎焊面积越大时，其钎焊应力和裂纹产生的可能性就越大，所以我们在钎焊大面积硬质合金时，不论其强度高低（YG8和YG11C大面积合金冲模等），均应采取特殊措施，以防止钎焊裂纹的发生。第二节钎焊硬质合金用的焊料与溶剂一、钎焊硬质合金的焊料选择钎焊也叫做腊焊和铜焊，它的特点是：被钎焊体本身不熔化，靠焊料在加热熔化后，渗透或与被焊件形成化学反应的作用，将被钎焊件牢固地连接在一起，因此，焊料性能是决定钎焊质量的重要因素之一。1．选择焊料的条件（1）焊料应对被钎

5、焊的硬质合金和钢基体有良好的润湿性，保证焊料能在焊接温度下通过毛细管作用，自发填满焊缝空隙；提高焊料的润湿性的途径，一般是添加与母材固溶、或与母材发生化合反应的成分，（2）因硬质合金刀具和某些模具在使用时均有一定的温度，要求焊料能保证焊缝在常温和高温时有足够的强度；（3）在保证上述条件下，焊料尽可能要有较低的熔点，以减少钎焊应力，防止和避免发生裂纹，提高钎焊效率和改善操作者的劳动条件；（4）焊料应有较好的高温、室温塑性，以减少钎焊应力；（5）焊料应具有良好的流动性和渗透性，这一性能在钎焊硬质合金多刃刀具和大焊接面的硬质合金模具

6、时更为重要；（6）焊料不应含低蒸发点的元素，以免在钎焊加热时因焊料中的元素蒸发而影响焊缝质量；（7）焊料中不应含有贵重、稀有金属，或有害于人体的元素。对焊接硬质合金而言，由于硬质合金钎焊的主要矛盾在于刀片与刀杆收缩率不一致，选择焊料时，尤其应注意的是（3）、（4）两点；同时为提升焊料与刀杆母材的润湿性，可选用含适量Ni元素的焊料。2．钎焊硬质合金的常见焊料在钎焊硬质合金时，从常用焊料的熔点和钎焊温度来分，可分为：高温焊料、常温焊料和低温焊料三类。高温焊料的钎焊温度在1000℃以上，如紫铜和106#焊料等。常温焊料的钎焊温度从8

7、50～1000℃之间，如H62黄铜、H68黄铜和105#焊料等。低温焊料是指焊料的钎焊温度在650～850℃之间，如B-Ag-49银焊料等。表2是钎焊硬质合金用的各种焊料的成分、熔点及钎焊温度。其中紫铜、H62黄铜、H68黄铜、105#焊料等常见的几种焊料，在厂矿中使用较为广泛。必须指出，紫铜的钎焊温度高而焊缝强度低，应不宜多采用，H68铜的熔点和钎焊温度虽比紫铜低得多，但也因焊缝强度过低，同样也不宜多使用。H62铜的熔点和钎焊温度低，且具有一定的室温强度，因此可用于钎焊某些轻负荷使用条件的硬质合金工具，而当刀具要求需要有高温

8、高强度、且焊接面较小的情况下，常选用105#焊料。（2）“工研107#焊料”，它是一种双合金夹层焊料，有上下两层105#焊料和中间一层0.3～0.5mm低碳钢片所组成，它主要是用于减少钎焊应力和防止产生裂纹。在钎焊时，上下两层105#焊料熔化并起到钎焊作用，而中间一层低碳钢片