硬质合金钎焊.pptx

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1、1.硬质合金硬质合金是一种高生产率的工具材料，具有高硬度、高强度、耐磨损及良好的红硬性等优异性能。用来制作刀具、模具、量具、采掘工具以及耐磨作为主要性能的各种零部件，在机械加工、地质勘探、矿山开采等工业领域得到广泛应用。硬质合金价格昂贵且韧性差，使其难以生产较大尺寸、形状复杂的制品。而且许多零件在使用时并不需要整体都用硬质合金制造，所以将硬质合金与韧性较好、强度较高、加工性能优异、廉价的钢连接起来具有重要的使用价值。第1页/共25页1.硬质合金钎焊法是目前硬质合金与钢的主要焊接方法，近十年来，一些新的焊接方法如烧结扩散焊、钨极惰性气体保护焊、激光焊等也在积极研究探索之中，将有可能在硬质合金的焊

2、接中得到广泛的应用。第2页/共25页2.钎焊性 硬质合金的钎焊性是较差的。这是因为硬质合金的含碳量较高，未经清理的表面往往含有较多的游离碳，从而妨碍钎料的润湿。此外，硬质合金在钎焊的温度下容易氧化形成氧化膜，也会影响钎料的润湿。因此，钎焊前的表面清理对改善钎料在硬质合金上的润湿性是很重要的，必要时还可采取表面镀铜或镀镍等措施。第3页/共25页2.钎焊性 硬质合金钎焊中的另一个问题是接头易产生裂纹。这是因为它的线膨胀系数仅为低碳钢的一半，当硬质合金与这类钢的基体钎焊时，会在接头中产生很大的热应力，从而导致接头的开裂。因此，硬质合金与不同材料钎焊时，应设法采取防裂措施。第4页/共25页3.钎焊材料

3、硬质合金通常采用纯铜、铜锌和银铜钎料。纯铜：纯铜对各种硬质合金均有良好的润湿性，但需在氢的还原性气氛中钎焊才能得到最佳效果。同时，由于钎焊温度高，接头中的应力较大，导致裂纹倾向增大。采用纯铜钎焊的接头抗剪强度约为150MPa，接头塑性也较高，但不适用于高温工作。第5页/共25页3.钎焊材料 铜锌钎料：铜锌钎料是硬质合金最常用的钎料。为提高钎料的润湿性和接头的强度，在钎料中常添加Mn、Ni、Fe等合金元素。例如B-Cu58ZnMn中就加有w(Mn)4，使硬质合金钎焊接头的抗剪强度在室温达到300320MPa：在320C时仍能维持220240MPa。在BCu58ZnMn的基础上加入少量的Co，可使

4、钎焊接头的抗剪强度达到350MPa，并且具有较高的冲击韧度和疲劳强度，显著提高了刀具和凿岩工具的使用寿命 第6页/共25页3.钎焊材料银铜钎料：银铜钎料的熔点较低，钎焊接头产生的热应力较小，有利于降低硬质合金钎焊时的开裂倾向。为改善钎料的润湿性并提高接头的强度和工作温度，钎料中还常添加Mn、Ni等合金元素。例如B-Ag50CuZnCdNi钎料对硬质合金的润湿性极好，钎焊接头具有良好的综合性能。第7页/共25页4.焊前准备 焊前应先检查硬质合金是否有裂纹、弯曲或凸凹不平等缺陷。钎焊面必须平整，如果是球形或矩形的硬质合金钎焊面也应符合一定的几何形状，保证合金与基体之间有良好的接触，才能保证钎焊质量

5、。对硬质合金进行喷砂处理，没有喷砂设备的情况下，可用手拿住硬质合金，在旋转着的绿色碳化硅砂轮上磨去钎焊面上的氧化层和黑色牌号字母。如不去除硬质合金钎焊面上的氧化层，钎料不易润湿硬质合金。经验证明，钎焊面上若有氧化层或黑色牌号字母，应进行喷砂处理，否则钎料不易润湿硬质合金，钎缝中仍会出现明显的黑色字母，使钎焊面积减少，发生脱焊现象。第8页/共25页4.焊前准备 在清理硬质合金钎焊面时，最好不用化学机械研磨或电解磨削等方法处理，因为它们都是靠腐蚀硬质合金表面层的黏结剂（钴）来加快研磨或提高磨削效率的，而硬质合金表面的钴被腐蚀掉后，钎料就很难再润湿硬质合金，容易造成脱焊现象。特殊情况下，硬质合金钎焊

6、面必须用上述方法或电火花线切割处理时，可将处理后的硬质合金再进行喷砂处理或用碳化硅砂轮磨去表面层。喷砂后的硬质合金可用汽油、酒精清洗，以去除油污。第9页/共25页4.焊前准备 钎焊前应仔细检查钢基体上的槽形是否合理，尤其是对易裂牌号的硬质合金和大钎焊面的硬质合金工件，更应严格要求。刀槽也进行喷砂处理和清洗去除油污。清洗量大时，可采用碱性溶液煮沸1015min。高频或浸铜钎焊的多刃刀具及复杂量具，最好用饱和硼砂水溶液煮沸2030min，取出烘干后再进行焊接。第10页/共25页4.焊前准备 钎焊前应仔细检查钢基体上的槽形是否合理，尤其是对易裂牌号的硬质合金和大钎焊面的硬质合金工件，更应严格要求。刀

7、槽也进行喷砂处理和清洗去除油污。清洗量大时，可采用碱性溶液煮沸1015min。高频或浸铜钎焊的多刃刀具及复杂量具，最好用饱和硼砂水溶液煮沸2030min，取出烘干后再进行焊接。第11页/共25页4.焊前准备 钎料使用前用酒精或汽油擦净，并根据钎焊面裁剪成形。钎焊一般硬质合金刀具或模具时，钎料厚度0.40.5mm左右比较合适，大小与钎焊面相似即可。当用焦炭炉加热时，钎料可适当增加。在钎焊硬质合金多刃刀具、量具等工件时，应尽量缩小钎焊片的面积，一般可将钎料片剪成钎焊面的1/2左右，当钎焊技术熟练时，可将钎料片减少至钎焊面的1/3或更小。减少钎料可使焊后工件外形美观、刃磨更方便。第12页/共25页5

8、.钎剂和保护气体 钎剂：钎剂的选择应与所焊的母材和所选的钎料相配合。工具钢和硬质合金钎焊时，所用的钎剂主要以硼砂和硼酸为主，并加入一些氟化物(KF、NaF、CaF2等)。铜锌钎料配用FB301、FB302和FBl05钎剂，银铜钎料配用FBl01FBl04钎剂。采用专用钎料钎焊高速钢时，主要配用硼砂钎剂。第13页/共25页5.钎剂和保护气体 钎焊高速钢专用钎料的组成成分及液相线温度第14页/共25页5.钎剂和保护气体保护气体：为了防止工具钢在钎焊加热过程中的氧化和免除钎焊后的清理，可以采用气体保护钎焊。保护气体可以惰性气体，也可以是还原性气体要求气体的露点应低于-40C。硬质合金可在氢气保护下进

9、行钎焊，所需氢气的露点应低于-59C。第15页/共25页6.钎焊过程 硬质合金的表面在钎焊前应经喷砂处理，或用碳化硅或金刚石砂轮打磨，清除表面过多的碳，以便于钎焊时被钎料所润湿。含碳化钛的硬质合金比较难润湿，通过在其表面上涂敷氧化铜或氧化镍膏状物，并在还原性气氛中烘烤使铜或镍过渡到表面上去，从而增强钎料的润湿性。第16页/共25页6.钎焊过程硬质合金工具的钎焊工艺是否正确对焊接质量有至关重要的作用。加热速度对焊接质量有明显的影响。快速加热会使硬质合金片产生裂纹和温度不均；但加热过慢，又会引起表面氧化，使接头强度降低。部分硬质合金焊接时允许的加热速度见表8。第17页/共25页6.钎焊过程焊接硬质

10、合金工具时，均匀加热刀杆和硬质合金片是保证焊接质量的基本条件之一。如果硬质合金片加热温度高于刀杆，熔化后的钎料润湿了硬质合金片而不能润湿刀杆，接头强度就会降低，在沿焊层剪切合金片时，钎料不破坏，而随合金片脱开。在焊层上还可看到刀杆支撑面铣刀痕迹。如加热速度过快，刀杆温度高于合金片时，会出现相反的现象。钎剂、钎料和硬质合金安放顺序和相互位置对钎焊质量有直接的影响。正确的安放方法是：将钎料放在刀槽上，撒上钎剂，再放硬质合金，在硬质合金顶面沿侧面焊缝处再撒上一层钎剂。这样在钎焊时便于掌握钎焊温度，减少焊缝外黏附的多余钎料。第18页/共25页6.钎焊过程硬质合金与钢氧乙炔钎焊的操作技术要点如下：为了防

11、止硬质合金刀片在钎焊过程中脱碳或过烧，要选用碳化焰。钎焊温度1000左右为宜，即硬质合金刀片加热呈亮红色。如果刀片呈暗红色或白亮色时不能钎焊，因为前者温度过低，后者温度过高，已出现过烧现象。第19页/共25页6.钎焊过程 焊炬由左向右、由右向左、由上向下反复对刀体进行加热，使刀体和刀片受热均匀一致。钎焊时焊嘴与刀杆的间距约为50mm，焊嘴与刀杆端倾斜角度为110，这样可保证有效地利用火焰热量和加热平衡。钎焊过程中，要使火焰始终覆盖在整个钎焊部位，使之与空气隔离，以防止氧化或产生气孔。第20页/共25页6.钎焊过程 钎焊速度应按刀片的大小来确定。钎焊40钢与YT15硬质合金车刀应尽量在1min内

12、完成，这样能有效地防止硬质合金过烧或脱碳。钎焊之后，需用火焰对刀片部位进行加热，然后慢慢地将焊嘴离开，使焊件缓慢冷却，以防止裂纹。第21页/共25页6.钎焊过程钎焊过程中要正确地控制工件的钎焊温度。钎焊温度过高，会造成焊缝氧化和含锌钎料中锌元素的蒸发；钎焊温度过低，焊缝会因钎料的流动性不好而偏厚，焊缝内有大量的气孔和夹渣，这是造成脱焊的主要原因。钎焊温度应比钎料熔点高3050，这时钎料的流动性、渗透性好，易于渗透布满整个焊缝。钎料熔化后用紫铜加压棒将硬质合金沿槽窝往复移动23次，以排除焊缝中的熔渣。移动距离约为硬质合金长度的1/3左右。第22页/共25页6.钎焊过程钎焊后的冷却速度是影响钎焊裂纹的主要因素之一。冷却时硬质合金片表面产生瞬时拉应力，硬质合金的抗拉应力大大低于抗压应力。尤其是YT60、YT30、YG3X等硬质合金钎焊面积较大以及基体小而硬质合金较大的工件，更应注意钎焊后的冷却速度。通常是将焊后工件立即插入石灰槽或木炭粉槽中，使工件缓慢冷却。这种方法操作简单，但是无法控制回火温度。有条件的可在钎焊后立即将工件放入220250的炉内回火68h。采用低温回火处理能消除部分钎焊应力，减少裂纹和延长硬质合金工具的使用寿命。第23页/共25页By第六小组：陈宏祥朱辉曹宇张海燕姚婷婷宁飞飞苏常勇张闯谢谢第24页/共25页感谢您的观看！第25页/共25页