硬質(zhì)合金刀具的焊接

1、硬質(zhì)合金刀具的焊接第一節(jié) 硬質(zhì)合金的釬焊特性 硬質(zhì)合金具有很高的硬度、耐磨性和紅硬性。硬質(zhì)合金的釬焊是將硬質(zhì)合金和鋼體牢固地連接在一起的有效方法之一。這項(xiàng)釬焊工藝，已經(jīng)廣泛地應(yīng)用在硬質(zhì)合金刀具、模具、量具和采掘工具上。由于各種牌號(hào)的硬質(zhì)合金成分不同，其用途及釬焊的特性不同。因此，我們必須進(jìn)一步了解硬質(zhì)合金的性能，用途及其釬焊的特性。 一、硬質(zhì)合金的強(qiáng)度和釬焊裂紋的關(guān)系 各種牌號(hào)的硬質(zhì)合金，當(dāng)它的強(qiáng)度越高，釬焊時(shí)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(zhì)合金的硬度和耐磨性往往與強(qiáng)度成反比，即高硬度、高耐磨性的合金，強(qiáng)度較差，而高強(qiáng)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(hào)的硬質(zhì)合金，在釬焊時(shí)更容易發(fā)生裂紋，如在釬焊YT15、YT30、YG3和YG3X等牌號(hào)硬質(zhì)合金時(shí)，就要采取特殊措施來防止發(fā)生裂紋。各種牌號(hào)硬質(zhì)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(qiáng)度和韌性增加，釬焊裂紋發(fā)生的可能性則減少。 二、硬質(zhì)合金的線膨脹系數(shù)與釬焊裂紋的關(guān)系 硬質(zhì)合金與一般作為刀體材料所用的碳素鋼在加熱時(shí)膨脹系數(shù)差別很大，從1：2到1：3左右。表1為硬質(zhì)合金與鋼材線膨脹系數(shù)對(duì)比。釬焊過程中，在加熱階段，硬質(zhì)合金和

3、鋼基體從B膨脹至B，它比硬質(zhì)合金多膨脹了BB。在冷卻過程中，則鋼基體要比硬質(zhì)合金多收縮BB。由于焊縫已牢固地將硬質(zhì)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(yīng)力狀態(tài)存在著（見圖1b），這種應(yīng)力在焊縫處成壓應(yīng)力，在硬質(zhì)合金表面上成拉應(yīng)力。當(dāng)這種拉應(yīng)力大于硬質(zhì)合金的抗拉強(qiáng)度時(shí)，就會(huì)在硬質(zhì)合金表面產(chǎn)生裂紋（見圖1c），這就是釬焊硬質(zhì)合金時(shí)發(fā)生裂紋的最主要原因。由此可見，當(dāng)硬質(zhì)合金的釬焊面積越大時(shí)，其釬焊應(yīng)力和裂紋產(chǎn)生的可能性就越大，所以我們?cè)阝F焊大面積硬質(zhì)合金時(shí)，不論其強(qiáng)度高低（YG8和YG11C大面積合金沖模等），均應(yīng)

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(zhì)合金用的焊料與溶劑 一、釬焊硬質(zhì)合金的焊料選擇 釬焊也叫做臘焊和銅焊，它的特點(diǎn)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(xué)反應(yīng)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(zhì)量的重要因素之一。 1選擇焊料的條件 （1）焊料應(yīng)對(duì)被釬焊的硬質(zhì)合金和鋼基體有良好的潤(rùn)濕性，保證焊料能在焊接溫度下通過毛細(xì)管作用，自發(fā)填滿焊縫空隙；提高焊料的潤(rùn)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(yīng)的成分， （2）因硬質(zhì)合金刀具和某些模具在使用時(shí)均有一定的溫度，要求焊料能保證焊縫在常溫和高溫時(shí)有足夠的強(qiáng)度； （3）在保證

5、上述條件下，焊料盡可能要有較低的熔點(diǎn)，以減少釬焊應(yīng)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(dòng)條件； （4）焊料應(yīng)有較好的高溫、室溫塑性，以減少釬焊應(yīng)力； （5）焊料應(yīng)具有良好的流動(dòng)性和滲透性，這一性能在釬焊硬質(zhì)合金多刃刀具和大焊接面的硬質(zhì)合金模具時(shí)更為重要； （6）焊料不應(yīng)含低蒸發(fā)點(diǎn)的元素，以免在釬焊加熱時(shí)因焊料中的元素蒸發(fā)而影響焊縫質(zhì)量； （7）焊料中不應(yīng)含有貴重、稀有金屬，或有害于人體的元素。 對(duì)焊接硬質(zhì)合金而言，由于硬質(zhì)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(shí)，尤其應(yīng)注意的是（3）、（4）兩點(diǎn)；同時(shí)為提升焊料與刀桿母材的潤(rùn)濕性，可選用含適量Ni元素的焊料。 2

6、釬焊硬質(zhì)合金的常見焊料 在釬焊硬質(zhì)合金時(shí)，從常用焊料的熔點(diǎn)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(zhì)合金用的各種焊料的成分、熔點(diǎn)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(qiáng)度低，應(yīng)不宜多采用，H68銅的熔點(diǎn)和釬焊溫度雖比紫銅低得多，但也因焊縫強(qiáng)度過低，同樣也不宜多使用

7、。H62銅的熔點(diǎn)和釬焊溫度低，且具有一定的室溫強(qiáng)度，因此可用于釬焊某些輕負(fù)荷使用條件的硬質(zhì)合金工具，而當(dāng)?shù)毒咭笮枰懈邷馗邚?qiáng)度、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(yīng)力和防止產(chǎn)生裂紋。在釬焊時(shí)，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(zhì)合金與鋼基體在釬焊冷卻時(shí)因收縮不一致而產(chǎn)生的應(yīng)力（見圖2）。它不但保持105#焊料具有高強(qiáng)度焊縫，并使焊接應(yīng)力減小，防止發(fā)生裂紋的特點(diǎn)，且比補(bǔ)償墊片使用方便，易

8、于保證焊縫質(zhì)量。缺點(diǎn)是焊料的制造工藝較復(fù)雜，在使用時(shí)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(zhì)合金刀片的型號(hào)大小而沖制成相應(yīng)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(guó)外用得較普遍，因?yàn)樗休^低的熔點(diǎn)690710（見表2），以及它對(duì)硬質(zhì)合金有較好的潤(rùn)濕性，所以有釬焊方便及釬焊應(yīng)力小等優(yōu)點(diǎn)。必要時(shí)可采用紫銅片做補(bǔ)償墊片，從而幾乎完全消除釬焊應(yīng)力，較徹底地避免釬焊裂紋的產(chǎn)生。所以當(dāng)釬焊易裂的硬質(zhì)合金和大釬焊面的硬質(zhì)合金工具，或在使用時(shí)允許施加大量冷卻液的硬質(zhì)合金工具等（如硬質(zhì)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(diǎn)是：焊料中Ag含量為49%，且成分復(fù)雜，價(jià)格較高；它在室溫時(shí)焊縫抗剪強(qiáng)度為21002400公斤/厘米2，但隨著溫度的升高，焊縫強(qiáng)度迅速下降，升溫至320時(shí)，焊縫強(qiáng)度降低到零而硬質(zhì)合金自行脫落，所以使用L-Ag-49焊料釬焊的工件，工作時(shí)它的焊縫溫度限制在200以下；使用L-Ag-49銀焊料時(shí)，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(duì)焊后清理工作要求較高，否則往往因清洗不干凈而導(dǎo)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(diǎn)是對(duì)硬質(zhì)合金、鋼和不銹鋼等均有良好的潤(rùn)濕性，最顯著的優(yōu)點(diǎn)是，它有極好的高溫焊縫強(qiáng)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(shí)焊縫強(qiáng)度的變化情況：室溫時(shí)焊縫強(qiáng)度為2400公斤/厘米2。加熱到320時(shí)焊縫強(qiáng)度絲毫不降低，當(dāng)加熱到700時(shí)，焊縫的剪切強(qiáng)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(zhì)合金工具、模具和其他零件（如硬質(zhì)合金閥門等）。如用106#銀焊料釬焊高速旋轉(zhuǎn)模鍛的硬質(zhì)合金錘模（工作時(shí)錘模本身溫度達(dá)650左右，錘模每分鐘撞擊40006000次），經(jīng)長(zhǎng)期生產(chǎn)試用證明：已基本消除錘模脫焊和硬質(zhì)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(yàn)，最后用106#焊料進(jìn)行釬焊，順利地使工件在500高溫和10個(gè)蒸汽壓力下，正常運(yùn)轉(zhuǎn)了500個(gè)小時(shí)，焊縫仍然完好無損，此外，106#焊料在釬焊某些耐高溫的硬質(zhì)合金閥門等零件時(shí)，同樣獲得良好的效果。 106#焊料的缺點(diǎn)：106#焊料中含銀量高達(dá)80%，故焊料價(jià)格較貴，只適宜在特殊情況下使用；焊料熔點(diǎn)為980左右，使于釬焊溫度高達(dá)10101030左右，所以釬焊應(yīng)力較大。 （5）B-Ag-1超低溫銀焊料：這種焊料的主要特點(diǎn)是，它有特別的熔點(diǎn)（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(zhì)合金的釬焊應(yīng)力能進(jìn)一步降低，此外，它還可以配合以紫

12、銅片做補(bǔ)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(zhì)合金支板，硬質(zhì)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(diǎn)及其對(duì)碳化鎢和銅，鎳合金等材料都有良好的潤(rùn)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(diǎn)：焊料是以銀為基礎(chǔ)，成本較高，只適宜在一定范圍內(nèi)使用；焊料的高溫強(qiáng)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(shí)，如果在工具上施加大量冷卻液，也可順利地進(jìn)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(shí)易于蒸發(fā)

13、，有害人體健康，因此，在釬焊時(shí)除了必須注意控制好釬焊溫度外，還應(yīng)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(zhì)合金刀片焊接。 二、釬焊硬質(zhì)合金的熔劑 1 選擇熔劑的條件 （1）熔劑的熔點(diǎn)應(yīng)低于焊料熔點(diǎn)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(shí)間起到熔劑應(yīng)有的作用，以保證釬焊質(zhì)量。 （2）熔劑在熔化后，應(yīng)能很好地保護(hù)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(rùn)濕被釬焊金屬表面。 （3）熔劑要有較好的流動(dòng)性與較小的粘度，以利于潤(rùn)濕整個(gè)釬焊面及排除熔渣。 （4）熔劑中不應(yīng)含有貴重的化合物。 （5）熔劑中不應(yīng)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(zhì)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(jié)晶水（Na2B4O7·10H2O）再加上它在空氣中吸收的大量水分，因此釬焊時(shí)會(huì)冒起大量泡沫。不但使釬焊操作困難，而且也影響焊縫的質(zhì)量。 （2）脫水硼砂：有些廠礦雖對(duì)硼砂也進(jìn)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(jié)晶水，所以在使用時(shí)仍然會(huì)產(chǎn)生大量氣泡，影響操作和質(zhì)量。 3 各種熔劑的適用范圍 （1）生硼砂（Na2B4O7·10H2O）：加熱時(shí)，生硼砂會(huì)產(chǎn)生大量泡沫，影響釬焊操作和焊縫質(zhì)量，所以最好不采用。 （2）脫水硼砂（Na2B4O7）：可用于釬焊各種牌號(hào)的硬質(zhì)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(shí)必須注意防潮，若受潮應(yīng)烘干后再使用。它不適合熔點(diǎn)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(diǎn)，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(yīng)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(hào)硬質(zhì)合金的釬焊，但因氟化鉀有毒性，所以釬焊時(shí)在加熱設(shè)備附近必須裝有強(qiáng)力通風(fēng)設(shè)施，及時(shí)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(diǎn)的銀焊料使用，可預(yù)先調(diào)制，也可在使用時(shí)調(diào)制，因熔劑中均含有較多氟化物和氯化物，使用時(shí)也應(yīng)注意排氣通風(fēng)。 （6）低溫銀焊料用的溶劑：適用于熔點(diǎn)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(qiáng)力通風(fēng)設(shè)備以外，在釬焊后還必須注意清洗焊縫，否則多余的熔劑會(huì)腐蝕焊縫，并在基體上產(chǎn)生銹斑，影響釬焊質(zhì)量和外觀。第三節(jié) 釬焊硬質(zhì)合金的工藝過程 一、釬焊硬質(zhì)合金的一般工藝過程 1. 硬質(zhì)合金的焊前準(zhǔn)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(zhì)合金挑出，其中除帶有裂紋的硬質(zhì)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(zhì)合金釬焊面也應(yīng)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(zhì)量。 （2）對(duì)硬質(zhì)合金進(jìn)行噴砂處理：在沒有噴砂設(shè)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(hào)字母。經(jīng)驗(yàn)證明，如不去除硬質(zhì)合金

18、釬焊面上的氧化層，焊料不易潤(rùn)濕硬質(zhì)合金，而硬質(zhì)合金釬焊面上的黑色牌號(hào)字母不去除，在焊縫中仍會(huì)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(zhì)合金釬焊面時(shí)，最好不用化學(xué)機(jī)械研磨或電解磨削等方法處理，因?yàn)樗鼈兙扛g硬質(zhì)合金表面層的粘接劑鈷來加快研磨或磨削效率的，而硬質(zhì)合金釬焊面的鈷被腐蝕后，焊料就很難潤(rùn)濕硬質(zhì)合金，從而造成大量脫焊。在特殊情況下，硬質(zhì)合金釬焊面非要用上述方法或用電火花切割處理時(shí)，可將處理后的硬質(zhì)合金再進(jìn)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(zhì)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(dòng)即可。

19、當(dāng)硬質(zhì)合金塊的體積較大時(shí)，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(zhǔn)備工作 （1）槽型檢查：在釬焊前，操作者必須仔細(xì)檢查鋼基體上的槽型是否合理，尤其是對(duì)易裂牌號(hào)的硬質(zhì)合金和大釬焊面的硬質(zhì)合金工件，更應(yīng)嚴(yán)格要求。如果槽型不合理，應(yīng)立即提出改進(jìn)意見，并會(huì)同設(shè)計(jì)和機(jī)械加工等有關(guān)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(zhì)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(jìn)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(shè)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(xì)地噴砂時(shí)，此工序也可免去。 3. 焊料的準(zhǔn)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(zhì)合金刀具或模具時(shí)，焊料的大小與釬焊面相似即可。當(dāng)用焦炭加熱釬焊時(shí)，焊料可適當(dāng)增加，但在釬焊硬質(zhì)合金多刃刀具、測(cè)量?jī)x的測(cè)量頭等工件時(shí)，應(yīng)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(dāng)釬焊技術(shù)熟練時(shí)，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(yàn)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(zhì)合金的安放次序和位置 一般認(rèn)為焊料、熔劑和硬質(zhì)合金安放的次序和位置對(duì)釬焊質(zhì)量無關(guān)緊要，這是不對(duì)的。實(shí)質(zhì)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(shí)溫度的控制和操作。焊接硬質(zhì)合金刀片時(shí)，安放次序依次為：刀桿基體焊料熔劑合金刀片（上表面可補(bǔ)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(zhì)量的重要因素之一。釬焊溫度過高，會(huì)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(shí)，會(huì)冒出藍(lán)火和棉絮狀的白煙，而焊縫中就呈藍(lán)黑

22、色，有時(shí)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(dòng)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(shí)踐證明，最好的釬焊溫度是比焊料熔點(diǎn)高3050，這時(shí)焊料的流動(dòng)性、滲透性最好，易于滲透布滿整個(gè)焊縫。如何才能正確地測(cè)出釬焊件的焊縫溫度呢？用儀表只能控制爐膛溫度，用光學(xué)高溫計(jì)來測(cè)量工件的表面溫度又比較復(fù)雜，不能用于實(shí)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(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。但在長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)操作的情況下，往往會(huì)發(fā)生判斷溫度偏高的現(xiàn)象，容易發(fā)生差錯(cuò)。在實(shí)踐中，可以采取的經(jīng)驗(yàn)辦法是：將焊料、熔劑和硬質(zhì)合金合理的安放在釬

23、焊面上，當(dāng)加熱到釬焊溫度時(shí)，焊料就會(huì)沿側(cè)面焊縫滲至頂面，而釬焊操作者只要從工件頂面看到側(cè)面焊縫處出現(xiàn)一條亮晶晶的焊料時(shí)，就是最理想的釬焊溫度，根據(jù)這個(gè)經(jīng)驗(yàn)，一般操作工人只要經(jīng)過短時(shí)間實(shí)踐后，就可以獨(dú)立釬焊一般工件，并可獲得良好的質(zhì)量。 6、排渣操作 當(dāng)工件加熱到釬焊溫度時(shí)，應(yīng)用紫銅加壓棒將硬質(zhì)合金沿槽窩往復(fù)移動(dòng)23次，以排除焊縫中的溶渣。用紫銅加壓棒進(jìn)行操作的優(yōu)點(diǎn)，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(yīng)，可在各種釬焊加熱時(shí)使用。排渣時(shí)，可將硬質(zhì)合金沿槽窩移出1/3左右，移出過多易使硬質(zhì)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(duì)于YT30、YG3X等硬質(zhì)合金和釬焊面較窄或基體特小而硬質(zhì)合金較大的工件，釬焊后應(yīng)立即放入220250爐中回火68小時(shí)。實(shí)踐證明，采用低溫回火能消除部分釬焊應(yīng)力，減少裂紋和延長(zhǎng)硬質(zhì)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(diǎn)是設(shè)備簡(jiǎn)單，缺點(diǎn)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(shí)都必須預(yù)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(dòng)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(shí)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(jié)束時(shí)，將工件一齊送入爐內(nèi)進(jìn)行低溫回火。它的優(yōu)點(diǎn)是，不需要任何緩冷設(shè)備，并且操作方便，缺點(diǎn)是當(dāng)釬焊工件較少時(shí)，就無法起到保溫緩冷的作用。 （3）保溫緩冷和低溫回火同時(shí)進(jìn)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(jiǎn)易可移動(dòng)的自制保溫回火爐中，靠焊后工件的熱量或適當(dāng)加熱來使工件緩冷，并進(jìn)行低溫回火。 8、清除焊縫附近的多余焊劑 焊好硬質(zhì)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(shí)多余熔劑會(huì)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(jìn)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(jìn)行酸洗（鹽酸濃度為1：1）酸洗時(shí)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(shí)，必須注意控制酸洗時(shí)間，以免焊縫受到腐蝕。 9、焊后質(zhì)量檢查 （1）檢查硬質(zhì)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(duì)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(jìn)行噴砂處理。如有裂紋，在銀灰色的硬質(zhì)合金上就會(huì)有黑色線條。 （4）對(duì)

27、已檢查出有缺陷的工件，可重新加熱釬焊，但也應(yīng)盡量減少重焊次數(shù)，以免硬質(zhì)合金因多次反復(fù)加熱而影響質(zhì)量。對(duì)已發(fā)生裂紋的工件，應(yīng)在分析原因后（以采取特殊措施對(duì)防止裂紋的發(fā)生）將有裂紋的硬質(zhì)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(shè)備，不需要增加其它設(shè)備，所以一般中小廠礦都用它。在釬焊硬質(zhì)合金工件時(shí)，如果采用常規(guī)的釬焊工藝，就會(huì)產(chǎn)生大量廢品。在實(shí)踐中，我們體會(huì)到氧炔焊不能焊好硬質(zhì)合金工具的結(jié)論是錯(cuò)誤的。根據(jù)氧炔焊的特點(diǎn)，采用合理的加熱方式和選用正確的工藝，也能焊出優(yōu)質(zhì)的硬質(zhì)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(dá)3000左右（見圖6）。在釬焊加熱時(shí)，就必須避免用火焰的高溫區(qū)直接噴射硬質(zhì)合金，以免發(fā)生裂紋。圖7就是用氧炔焊加熱釬焊硬質(zhì)合金車刀的情況，釬焊前的準(zhǔn)備工作與其它加熱方法相同，也是先將釬焊、熔劑和硬質(zhì)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(shí)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(zhì)合金部分，并將火焰沿周圍焊縫移動(dòng)，加熱到焊料熔化并沿側(cè)面焊縫滲至頂面，操作者可清楚地看到側(cè)面焊縫上出現(xiàn)一條晶亮的液態(tài)焊料。這時(shí)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(shí)，用加壓棒撥動(dòng)刀片沿刀槽往復(fù)移動(dòng)

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(zhì)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(zhì)量，同時(shí)也避免了用氧炔焊時(shí)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(zhì)合金工件的使用范圍： （1）使用于釬焊中小型硬質(zhì)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(bǔ)損壞的硬質(zhì)合金采掘工具 （4）對(duì)大型和易于發(fā)生裂紋的硬質(zhì)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(diǎn) 電阻加熱釬焊是在釬焊機(jī)（專用于釬焊硬質(zhì)合金刀具的設(shè)備）或?qū)笝C(jī)上進(jìn)行的。它主要是由初級(jí)線圈上引入380伏電流，通過

30、次級(jí)線圈而成為大電流低電壓（36伏以下）的變壓器所構(gòu)成，從變壓器的次級(jí)線圈上引出兩個(gè)紫銅電極（電極內(nèi)通冷卻水），使用時(shí)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(jìn)行釬焊。 （1）優(yōu)點(diǎn)： a、操作較為簡(jiǎn)單方便，勞動(dòng)強(qiáng)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(duì)操作者技術(shù)要求不高 （2）缺點(diǎn)： a、耗電量較大，只適宜于單件加熱釬焊，不能進(jìn)行多工件同時(shí)加熱和流水作業(yè)，所以效率不能進(jìn)一步提高。 b、在加熱過程中易于燒壞工件 c、復(fù)雜形狀的工件和硬質(zhì)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(xiàng) 電阻加熱釬焊適用于釬焊一

31、般的硬質(zhì)合金車刀、刨刀和形狀簡(jiǎn)單的硬質(zhì)合金模具，在使用時(shí)應(yīng)注意下列各點(diǎn)： （1）必須裝有腳踩開關(guān)，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(shí)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(zhì)合金刀片上，或與硬質(zhì)合金接觸。圖7a、b都是錯(cuò)誤地將電極放在硬質(zhì)合金上，這樣容易使硬質(zhì)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(shí)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(shí)電流過刀桿，熱量由刀桿逐漸傳到硬質(zhì)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(zhì)合金按先后順序安放在刀槽上 （2）踩動(dòng)腳踩開關(guān)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(gè)焊縫時(shí)，可進(jìn)行有節(jié)奏地繼續(xù)加熱，以保持釬焊的溫度，同時(shí)用紫銅加壓棒進(jìn)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(jìn)行低溫回火 （6）用銼刀或砂紙清理電極與工件接觸面，以準(zhǔn)備釬焊下一個(gè)工件。 四、高頻感應(yīng)釬焊 1、高頻感應(yīng)釬焊的優(yōu)缺點(diǎn) 高頻感應(yīng)釬焊是由高頻感應(yīng)加熱設(shè)備輸出高頻電流，應(yīng)由感應(yīng)器產(chǎn)生交變磁場(chǎng)，它能貫穿在感應(yīng)器中的工件而感應(yīng)出電流，并使工件迅速加熱。優(yōu)點(diǎn)： 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(shí)間短而使工件表面氧化皮少 d、操作簡(jiǎn)便，勞動(dòng)條件較好 e、 易于保證釬焊質(zhì)量 f、 可釬焊復(fù)雜形狀多行工件 缺點(diǎn)： a、 設(shè)備費(fèi)用昂貴，且需要專人負(fù)責(zé)維修管理 b、 一般釬焊需要1530千瓦的高頻感應(yīng)加熱設(shè)備，所以耗電量較大 c、 它是屬于表面加熱，當(dāng)加熱釬焊大型工件時(shí)，不但溫度不均勻，難于保證釬焊質(zhì)量，且效率也低。 2、高頻感應(yīng)釬焊的應(yīng)用范圍 （1）適用于釬焊一般硬質(zhì)合金刀具、模具、量具等 （2）適用于進(jìn)行多工件同時(shí)釬焊，或半自動(dòng)和自動(dòng)釬焊 （3）適宜于釬焊各種硬質(zhì)合金多刃刀具，組合刀具及形狀復(fù)雜的模具、量具 （4）適宜于釬焊

34、外形特小的硬質(zhì)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(zhì)合金刀具、模具不應(yīng)該用高頻釬焊，而應(yīng)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(xiàng) （1）高頻加熱設(shè)備必須添裝一個(gè)腳踩開關(guān)，便于操作者控制溫度。焊接時(shí)，工件放入感應(yīng)圈后，應(yīng)有節(jié)奏地?cái)嗬m(xù)踩動(dòng)開關(guān)，使工件緩慢地預(yù)熱。待溶劑熔化后，就連續(xù)加熱，當(dāng)焊料熔化并滲上頂面焊縫時(shí)，再進(jìn)行斷續(xù)加熱，以保證合適的釬焊溫度來進(jìn)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(shí)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(yīng)線圈應(yīng)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(huì)造成感應(yīng)電流沿刀體和刀片流動(dòng)，由于電阻率不均勻，加熱程度不均，使局部過熱，易導(dǎo)致合金開裂。圖8是比較合理的線圈安置方式。釬焊時(shí)，必須注意工件不能同時(shí)兩點(diǎn)接觸感應(yīng)器，以避免發(fā)生短路而燒毀工件和損壞感應(yīng)器，在工件容易碰到感應(yīng)器的情況下，可用石棉繩縛扎感應(yīng)器，或用云母片隔攔于工件和感應(yīng)器之間，以防止短路。（4）感應(yīng)器與被加熱件的間隙：這個(gè)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(zhì)量，因此感應(yīng)器形狀及大小設(shè)計(jì)還要考慮到有較高的生產(chǎn)率和加熱均勻性。感應(yīng)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(dǎo)致產(chǎn)生熱應(yīng)力裂紋，因此間隙的尺寸很重要。圖9是一般硬質(zhì)合金車刀高頻焊時(shí)所用的感應(yīng)圈與刀頭部分的相對(duì)位置尺寸，在實(shí)踐使用中效果較好，所以在設(shè)計(jì)其他形狀的感應(yīng)圈時(shí)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(shí)一旦冒出藍(lán)火和棉絮狀白煙時(shí)，就說明溫度過高而導(dǎo)致焊料成分鋅的燒損。這樣對(duì)合金及焊縫的質(zhì)量都有影響。而溫度過低則焊料流動(dòng)性不好、焊縫內(nèi)含有大量氣孔和夾渣，會(huì)嚴(yán)重影響焊縫強(qiáng)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(dǎo)致加熱不均，使合金表面局

37、部或整體升溫過急過熱導(dǎo)致熱應(yīng)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(dǎo)致內(nèi)應(yīng)力急劇釋放，在合金表面產(chǎn)生較大的拉應(yīng)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(dāng)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(yīng)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(diǎn)： 1、因不注意硬質(zhì)合金牌號(hào)和幾何形狀而造成的釬焊裂紋 在上述的硬質(zhì)合金的釬焊特性中已經(jīng)指出：對(duì)于YT30、YT15、YT14、YG3X等牌號(hào)的硬質(zhì)合金，和大釬焊的硬質(zhì)合金工件，在釬焊

38、時(shí)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(shè)計(jì)和釬焊工藝，往往產(chǎn)生釬焊裂紋。 2、因槽型設(shè)計(jì)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(yīng)力促使造成裂紋的重要原因，所以設(shè)計(jì)人員應(yīng)掌握如下原則：即在滿足所需要的焊接強(qiáng)度情況下，盡可能減少焊接面和釬焊面積，有些設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)工件時(shí)，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(shí)，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(yīng)釬焊等方法時(shí)，其主要原因是： （1）氧炔焊加熱釬焊時(shí)，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(dá)3000）直接燒硬質(zhì)合金，使硬質(zhì)合金表面局部升至高溫，有時(shí)甚至將硬質(zhì)合金的邊角部分燒熔化，這都會(huì)造成裂紋。 （2）電阻焊時(shí)，如因電極位置安放不妥，而電極直接接觸硬質(zhì)合金時(shí)，也容易使硬質(zhì)合金過熱而發(fā)生裂紋（見圖7a、b） （3）在高頻釬焊時(shí)，如感應(yīng)器設(shè)計(jì)不合理或電規(guī)范調(diào)的不合適，也容易使硬質(zhì)合金升溫過快而產(chǎn)生裂紋。 釬焊后因劇冷而導(dǎo)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(huì)使硬質(zhì)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(duì)YT30、YT15及大面積釬焊的硬質(zhì)合金工件，不允許在釬焊后進(jìn)行整體淬火，以免發(fā)生裂紋

40、。4、硬質(zhì)合金本身缺陷而導(dǎo)致發(fā)生裂紋對(duì)于大面積或形狀特殊的硬質(zhì)合金，在釬焊前必須逐塊的進(jìn)行嚴(yán)格檢查。由于硬質(zhì)合金在燒結(jié)過程的缺陷。如小裂紋、崩角、疏松等情況，在加熱釬焊后將會(huì)擴(kuò)大而形成大裂紋。5、由于刃磨不當(dāng)而產(chǎn)生裂紋 （1）刃磨時(shí)，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(zhì)合金刀具的特性。將硬質(zhì)合金刀具與高速鋼刀具等通起來，刃磨時(shí)也浸水，因而產(chǎn)生裂紋。（3）有的操作者在集中刃磨時(shí)，進(jìn)給量過大，導(dǎo)致合金溫度過高而產(chǎn)生刃磨裂紋。實(shí)踐證明在集中刃磨時(shí)，應(yīng)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(shè)計(jì)不合理，要靠刃磨掉大量的硬質(zhì)合金，以達(dá)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(dāng)而產(chǎn)生裂紋，如硬質(zhì)合金模具和某些硬質(zhì)合金刀具及量具，焊后要在磨床進(jìn)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(yīng)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(shè)計(jì)、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(zhì)合金與基體金屬膨脹不一而產(chǎn)生的應(yīng)力，從而達(dá)到減少釬焊應(yīng)力，防止發(fā)生裂紋延長(zhǎng)工件的使用壽命。 1、在焊縫中加補(bǔ)

42、償墊片的方法 在焊縫中加補(bǔ)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(zhì)合金上電鍍純鐵等等。由于這些補(bǔ)償物的熔點(diǎn)高于焊料熔點(diǎn)溫度200以上，它在釬焊時(shí)不熔化而夾在焊縫中間，使釬焊冷卻時(shí)，硬質(zhì)合金和基體金屬能較自由的收縮，以減少釬焊應(yīng)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(yīng)力和防止裂紋發(fā)生的作用。 （2）用低碳鋼片做補(bǔ)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(bǔ)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(jī)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(diǎn)是能有效地減少釬焊應(yīng)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?yàn)楦咚黉撆c硬質(zhì)合金的膨脹系數(shù)相差較小，從而可以達(dá)到減少釬焊應(yīng)力和防止裂紋的目的，當(dāng)在某些刀具（或工件）的形狀不允許雙層疊焊時(shí)，可采用整體高速鋼作基體。 當(dāng)采用高速鋼墊片時(shí)，其釬焊過程與雙層硬質(zhì)合金釬焊相同。而用高速鋼作基體時(shí)，其釬焊工藝與釬焊一般硬質(zhì)合金工件時(shí)一樣。唯一不同點(diǎn)是，焊后不保溫而采取空冷，使高速鋼