YG8硬质合金与45钢真空钎焊的研究

作者:陈洪;张莹 刊名:热加工工艺 上传者:吴曲艺

【摘要】以Cu作钎料将YG8硬质合金与45钢进行真空钎焊,实现了高强度钻头连接。借助扫描电镜、X射线能谱分析了其钎焊接头的微观组织形貌和焊接区成分结构,测定了钎焊接头的剪切强度,发现钎料/硬质合金/钢三种材料在该工艺下发生组元间显著的相互扩散,从而实现钎料与钢和硬质合金的高强度结合。

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金属铸锻焊技术Casting·Forging·Welding上半月出版 《热加工工艺》 2012 年第 41 卷第 13 期 地矿用钻头常由钢制钻柄+硬质合金头构成。钻头在钻孔时常因钻柄/硬质合金头的结合强度不够而发生断裂[1]。 YG8硬质合金因具有优良的综合性能在凿岩工具、耐磨零件、耐高温高压制品等方面应用广泛[2],但在实际真空钎焊工艺中,钎料熔化时气体挥发使得硬质合金头与钢基体不能良好熔焊、钎料/硬质合金头/钢基体三者材料中的元素没有充分扩散,致使钻头不能形成高强度的焊接。本文通过真空钎焊工艺研究提高硬质合金头与钢钻柄的焊接强度,通过选用合适真空钎焊工艺、合适的钎料添加方法, 有效地实现了硬质合金与钢的高质量钎焊,解决了硬质合金钻头与钢基体焊接强度低的问题。 1 试验材料与方法 1.1 试验材料 钎焊用的 45 钢加工成盲孔圆柱试样;YG8 硬质合金头尺寸为 准22mm×24mm;钎料为紫铜丝,熔点 1083℃,密度 8.9 g/cm3。 紫铜与钢及硬质合金皆能良好润湿,焊接性能好。 选用紫铜作钎料,其来源广泛经济,且比黄铜高温性能好。 1.2 试验方法 钎料放入孔内时因其熔化后气体快速挥发引起硬质合金头跳出而无法实现钎焊, 试验采用钎料放在硬质合金头部, 钎料到达熔点时沿着钎缝毛细填缝而实现钎焊。 焊前将 45 钢、YG8 硬质合金头、紫铜钎料分别用砂纸及金刚石研磨膏进行打磨并用酒精清洗吹干。 真空钎焊在 HZS-8 型真空电阻加热炉中进行。根据紫铜钎料熔点, 试验确定焊接温度为 1080~1100 ℃。 钎焊过程中加热速度、真空度及保温时间是真空钎焊的重要参数。 试验发现:真空度下降、加热速度过快会导致硬质合金头、 钎料及钢基体被氧化。试验过程中钎焊加热工艺为:以正常速度加热至550℃及 850℃,皆保温 10min;以≤9℃/min 加热至 1080℃;以≤5℃/min 加热到 1100℃之后随炉慢慢冷却。 焊后试样及产品如图 1 及图 2 所示。 将真空钎焊后的测试样品底部切开, 在拉伸试验机上进行钎焊接头剪切强度测试。 同时对钎焊接头制备金相试样进行显微组织分析。 2 试验结果分析及讨论 2.1 钎焊真空度对钎焊接头强度的影响 钎焊真空度对钎焊接头强度的影响如表 1 所示。可见,5.8×101Pa 钎焊时接头剪切强度最高。这说 YG8 硬质合金与 45 钢真空钎焊的研究 陈 洪, 张 莹 (湖北工业大学 机械工程学院, 湖北 武汉 430068) 摘 要:以 Cu 作钎料将 YG8 硬质合金与 45 钢进行真空钎焊,实现了高强度钻头连接。借助扫描电镜、X射线能谱分析了其钎焊接头的微观组织形貌和焊接区成分结构,测定了钎焊接头的剪切强度,发现钎料/硬质合金/钢三种材料在该工艺下发生组元间显著的相互扩散,从而实现钎料与钢和硬质合金的高强度结合。 关键词:硬质合金;钎料;真空钎焊;硬质合金钻头中图分类号:TG454 文献标识码:A 文章编号:1001-3814(2012)13-0183-02 ResearchonVacuumBrazingof45SteelandYG8CementedCarbide CHEN Hong, ZHANG Ying (School of Mechanical Engineering, Hubei University of Technology, Wuhan 430068, China) Abstract:The vacuum brazing process with combining 45steel and

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