轧辊切削刀具钎焊工艺的研究

作者:解海滨 刊名:热加工工艺 上传者:王睿华

【摘要】分析了轧辊刀具钎焊过程中焊接质量的影响因素,对其钎焊时使用的钎料和焊接工艺进行了探索和研究,通过选择适合的钎料和合理的焊接工艺,有效提高了其钎焊质量。

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轧辊的力学性能特点是硬度高、强度高,同时,在轧辊生产(铸造、锻造)过程中会产生夹杂、气孔和偏析等缺陷,以上几点都会对其切削加工产生不良影响,故轧辊切削加工时只能使用硬质合金刀具。轧辊的尺寸大(最大轧辊直径近2m,单件重达70余吨),硬度和强度高,切削加工时转速低,切削深度大,因此轧辊切削使用的刀具大,刀片尺寸也大,刀片与刀体的焊接面积也大,通常焊接面积可达10401800mm2,如图1所示,刀体和刀片在钎焊过程中和钎焊后,经常发生刀片裂纹、刀片脱落现象,造成刀片的使用寿命低,因此,研究轧辊切削刀具的钎焊工艺对于提高刀具寿命十分重要。1钎焊质量的主要影响因素影响轧辊切削刀具钎焊质量的因素主要是:图1刀体和刀片接触面Fig.1InterfaceoftheknifewithbodyAAA-A焊接面刀具尺寸、刀具材料、焊接方法、钎料、焊接前和焊接后的处理等。轧辊切削刀具尺寸大,焊接时需要的热量大,焊后应力较大;刀片和刀体材料的热膨胀系数差别大(硬质合金的为(57)10-6/,钢的为(1114)10-6/),焊接过程中会因为膨胀和收缩不均匀造成应力,导致刀具变形或产生裂纹。常用的轧辊切削刀具钎焊方法有:火焰加热、焦炭炉加热、高频感应加热。火焰加热和焦炭炉加热成本低,但加热温度较难控制,因此,应尽量选用高频感应加热的方法进行焊接。2高频感应钎焊工艺的改进措施用高频感应加热方法钎焊轧辊切削刀具时的工艺流程是:焊前务必用细砂布仔细研磨接合面,并去污,然后装填钎料、钎剂和硬质合金刀片,接着进行高频感应加热焊接,焊后需要缓冷,最后进行焊后清理。这其中,钎料选择、加热工艺和焊后冷却对焊接质量影响最大。(1)钎料的选择紫铜和黄铜是轧辊切削刀具钎焊时常用的钎料。紫铜的熔化温度在1000以上,黄铜的熔化温度在900左右,用紫铜作钎料加热温度比用黄铜作钎料高100左右。加热温度越高,刀体和刀片之间的膨胀尺寸差别越大,刀具焊后冷却时越容易发生变形。另外,在黄铜中添加锰、镍、铁等元素可以有效改善黄铜钎料的强度和润湿性,因此选择锰黄铜作轧辊刀具钎焊时钎料。钎剂一般选用脱水硼砂,因脱水硼砂在加热时不会因为水的蒸发而流失。在使用时,钎剂的用量一定要适量,钎剂用量过大会使焊缝区域产生空隙、针状气孔等缺陷。(2)加热工艺的改进高频感应加热的特点是加热速度快,而快速加热容易造成刀体内部和外部冷热不均,很容易造成较大的内应力,甚至造成开裂。我们在大量的实践基础上对高频感应加热工艺进行了改进,即在加热过程中采取12次预热,具体操作是:将焊接加热时间2或3等分,加热时,每到一个等分时间就切断电源停留数秒后重新通电。这样可以使刀体和刀片内外受热均匀,减小内应力,提高焊接质量。(3)钎焊后的处理工艺改进硬质合金刀具钎焊后之所以产生裂纹,主要取决于刀具表面的应力大小及状态。焊后应力与焊接面积成正比,当焊接面积较大时,焊后保温可以有效减小钎焊刀具的应力状态。通过大量试验,得到的轧辊刀具钎焊后的最佳保温温度是200300,保温时间是68h。保温时间低于6h,保温时间越短刀具产生裂纹的几率越高。3结束语在轧辊切削刀具的钎焊过程中,采用高频感应加热,用高强度黄铜作为钎料,在钎焊过程中采用断电方法预热23次,焊后在200300保温68h,可以有效提高焊接质量,提高刀具的使用寿命。轧辊切削刀具钎焊工艺的研究@解海滨$邢台职业技术学院机电系!河北邢台054035分析了轧辊刀具钎焊过程中焊接质量的影响因素,对其钎焊时使用的钎料和焊接工艺进行了探索和研究,通过选择适合的钎料和合理的焊接工艺,有效提高了其钎焊质量。轧辊;;

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