刃具硬质合金与结构钢钎焊工艺研究

作者:吕鹏;刘庆梅;徐楠 刊名:中国新技术新产品 上传者:方国海

【摘要】本论文以刃具硬质合金与结构钢钎焊工艺为研究对象,通过研究其工艺过程,掌握其工作原理,使回转类刃具硬质合金与结构钢钎焊的毛胚料可以合格批产。

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中国新技术新产品 2012 NO.19 China New Technologies and Products中国新技术新产品 工业 技 术 摘 要:本论文以刃具硬质合金与结构钢钎焊工艺为研究对象,通过研究其工艺过程,掌握其工作原理,使回转类刃具硬质合金与结构钢钎焊的毛胚料可以合格批产。 关键词:硬质合金;结构钢;钎焊 中图分类号:TQ153.2 文献标识码:A 刃具硬质合金与结构钢钎焊工艺研究 吕鹏 刘庆梅 徐楠 (中航工业沈阳黎明航空发动机(集团)有限责任公司,辽宁沈阳 110043) 1概述 硬质合金与结构钢的焊接,因焊接质量较差,只能作为量具对表件或普通硬质合金车刀焊片时使用,不能用于高精度(要求同轴度0.02 以内)回转类刃具的刀杆与刀刃部分对接使用,通过此论文说明一下高精度回转类刃具的刀杆与刀刃的钎焊工艺过程及后期试验结果。 2硬质合金与结构钢的钎焊 2.1硬质合金的焊接特点 硬质合金主要用于制造刀具、量具等双金属结构。切削部分为硬质合金,基体为碳素钢、低合金钢通常为中碳钢。这类工件在工作时受到相当大的应力作用,特别是压缩弯曲、冲击和交变载荷,要求接头强度高、质量可靠。硬质合金有高硬度和耐磨性好的特点,但是存在脆性高、韧性差等缺点。 2.1.1一般焊接特点 (1)线膨胀系数与钎焊裂纹的关系 硬质合金的尺寸较小,一般固定在一个比较厚大的钢支撑材料上。钎焊是把硬质合金和基体金属连接在一起的焊接方法。硬质合金的线膨胀系数(4.1-7.0X10-6/℃)与普通钢的线膨胀系数(12X10-6/℃)相比差别很大,硬质合金只有钢的1/3--1/2左右。加热时硬质合金和钢都自由膨胀,但冷却时钢的收缩量比硬质合金大的多。此时焊缝处于受压力状态,在硬质合金表面则承受拉应力,如果残余应力大于硬质合金的抗拉强度时,硬质合金表面就可能产生裂纹。这是硬质合金钎焊时产生裂纹的主要原因之一。 (2)硬度与裂纹敏感性的关系 硬质合金的硬度与耐磨性和焊接裂纹敏感性成正比,硬质合金的硬度越高,钎焊时产生裂纹的可能性越大。而且,一般精加工或超精加工所用的硬质合金,在钎焊时容易发生裂纹。 (3)焊接残余应力的影响 焊接区域的残余应力是一种潜在的危害,尽管焊接硬质合金工件上不一定马上发现裂纹,但随后的刃磨、保管或使用过程中却容易产生裂纹,造成工具报废。焊接时必须采取措施减小钎焊应力,可采取降低钎焊温度、焊前预热及缓冷、选用塑性较好的钎料、加补偿垫片、改进接头结构等措施。钎焊大面积硬质合金时,无论强度高低,均应采取特殊措施,以减小焊接应力 和防止裂纹的产生。 (4)氧化问题 硬质合金在空气中加热到800℃以上时,硬质合金表面开始氧化,生成疏松的氧化物层,同时伴随脱碳现象。加热至950-1100℃时,表面层会发生剧烈氧化,形成的氧化薄膜使硬质合金变脆,降低力学性能。表面氧化层的存在,也降低了焊缝的强度、硬度。在焊接时采取措施尽量减少硬质合金焊接部位的氧化现象,是提高焊接质量的重要措施。 2.2基体材料的选择和槽型设计 2.2.1基体材料的选择 硬质合金通常与基体材料连接在一起使用,基体材料的选择主要考虑硬质合金使用时所受载荷的大小。一般载荷的刀具基体材料可用 45 钢或 40Cr 钢。需要淬硬的刀体可选用9SiCr钢,因为9SiCr钢焊后淬火用的冷却介质温度比40Cr高,对硬质合金有利。 2.2.2槽型设计 钢与硬质合金刀具钎焊质量的好坏还决定于刀槽形状的设计是否合理,硬质合金槽型的设计是否合理。硬质合金槽形设计原则如下: (1)尽量减少钎焊面,避免采用封闭和半封闭槽型结构,以减少

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