木工刀具焊接五年工作經驗求職

硬質合金刀具的鑲焊是一個非常重要的工序。因硬質合金與鋼材的化學成分及物理機械性能完全不同，往往在焊接時容易產生裂紋而使硬質合金報廢。改善和提高焊接質量，對於減少刀具廢品，提高硬質合金刀具的質量，延長刀具的使用壽命具有重要意義。

硬質合金刀具鑲焊的特點

不論是導熱係數、熱膨脹係數，還是熱容量硬質合金和刀桿材料都相差較大。因此焊接加熱或冷卻速度太快就容易使刀片與刀桿，刀片表面與心部的溫差增大，從而導致膨脹或收縮應力過大，使刀片產生裂紋。刀片規格越大，這種現象就越嚴重。

硬質合金上的焊接裂紋是焊接應力過大而引起的。在充分加熱後，刀具開始冷卻，焊料凝固，由於鋼的熱膨脹係數比硬質合金大2～3倍，在鋼與硬質合金上產生不同的收縮，達到室溫後，鋼的收縮是硬質合金的兩倍。逐漸收縮的結果，在硬質合金上產生拉應力，而產生焊接開裂現象。此外，硬質合金在950℃～1100℃就會產生劇烈氧化，所形成的氧化膜存在許多空隙而使硬質合金變脆，從而降低合金的機械性能。因此，在焊接時，必須避免焊接區域的氧化現象。

硬質合金焊接的步驟

1、徹底清理刀桿和刀片

（1）、硬質合金應經過噴砂

（2）、刀桿、刀片、焊料應脫脂

（3）、將焊接面氧化層磨去,平整。

2、刀桿預熱後應煮硼砂，使表面覆蓋一層熔劑。

（1）、正確選用熔劑

（2）、用熔劑可將鐵鏽、油脂等洗凈，防止刀桿、刀片氧化。

3、均熱

（1）、焊接時首先加熱刀桿底部

（2）、均熱，防止熱裂

（3）、不得過熱

（4）、達到焊接溫度後，根據合金片大小，應保溫10-30秒，以使焊接面上的溫度均勻。

4、清理合金片、焊接部位的粘結物，仔細檢查刀片和鑲槽是否被焊料潤濕。

5、緩冷

6、焊後再噴砂

四、焊接方法

1、氧氣—乙炔焊接法

2、高頻焊接法

3、焦碳爐焊接法

4、油爐焊接法

5、接觸焊接法

6、浸銅焊接法

常用前兩種方法

五、焊接時注意事項

1、焊料選用原則

硬質合金刀具焊接質量的好壞，焊料是個重要的因素。焊料基本分為銅基和銀基焊料。銀基焊料（如含銀5%到65%之間的焊料）熔點低、高溫塑性好、流動性好,但其價格較高,焊接強度較差。表2列出常用銅基焊料的化學成分和特性。

在焊料中加入微量Co,Ni,Sn等，可增加焊料流動性和潤濕性；加入Fe,Mn等，可提高焊縫的強度。焊料的熔點不僅影響焊接生產率，而且也影響焊接應力，當焊接溫度超過950℃以上時，還會使硬質合金產生相變，降低了合金的使用性能。高溫塑性好的焊料，在焊接冷卻過程中能起到緩衝和平衡作用，降低硬質合金與鋼的線膨脹係數和導熱係數不同所導致的熱應力，而且焊接後可進行熱處理，這為一些刀體具有一定硬度要求的刀具提供了焊接後進行熱處理的條件。厚薄不均的焊縫也是造成硬質合金產生焊接裂紋的原因，流動性和潤濕性好的焊料，焊接時就能流布整個焊接面，獲得均勻而薄的焊縫和提高焊接強度。

（1） 工作溫度高於400℃，機械負荷大時，選用紫銅

（2） 工作溫度低於400℃，機械負荷不大時，選用黃銅、低銀焊料（含銀30%一下的焊料）。

（3） 刀片愈長愈薄時，或形狀複雜時，應採用低熔點焊料，如312焊料，或含銀量更高的銀基焊料。

2、加熱速度、冷卻速度的控制

快速加熱時，硬質合金外層受壓應力，中心受拉應力，超過容許的加熱速度時，就可能會出現可見的裂紋或內部不可見的裂紋。快速冷卻時，外部出現拉應力，引起裂紋。加熱過快，會使刀桿溫度高於合金刀片時，則熔化的焊料潤濕了刀桿而不能潤濕刀片，焊接強度下降，而且產生加熱不均現象。加熱過慢，則會出現相反的現象，而且又會引起焊接表面氧化的現象。不同牌號及規格的刀片的焊接加熱速度是不同的，含鈷量越低及規格尺寸越大、越複雜，加熱速度應慢些。高頻焊接的加熱速度可以調節加熱功率或通過刀具與感應圈的距離來調節。

焊接後的冷卻速度對焊接裂紋的產生也有非常明顯的影響。特別是冷至300℃以下時，快速冷卻會迫使刀桿急劇塑性變形而使刀片產生裂紋。大體上說，刀片冷卻速度較容許的加熱速度低8倍左右。焊接好的刀具應置於200℃～300℃爐中，保溫6～8h，隨爐冷卻至室溫。或置於乾燥雲母粉、石棉粉、熟石灰或類似保溫材料中冷卻。在秋冬季焊接時，工作環境溫度應保持15℃以上，避免冷風直接吹入，促進冷卻速度過快而產生內應力。

3、較好的焊接溫度應該是高於焊料熔點40℃～80℃。過高會出現氧化現象，過低會出現虛焊。焊接時發現冒白煙並帶藍煙時，說明溫度過高，造成鋅揮發，在焊層中產生氣泡形成氣孔，影響焊接質量。

4、熔劑應進行脫水處理，否則在焊接操作帶來困難，對焊接質量也有影響，應保存於密封容器中防止受潮。

5、刀桿製造 焊接部分的刀桿厚度應大於刀片厚度3～5倍為宜。刀桿需要淬火時，最好與焊接同時進行（即一次加熱），淬火劑溫度控制在180℃～220℃。焊接大刀片時，應在刀槽平面銑個小槽減小內應力，或在刀槽平面上打幾個小孔，借其毛刺增加焊接層厚度。

六、硬質合金刀具焊接質量檢查

硬質合金刀具焊接後，經保溫、冷卻、噴砂清理，然後檢查合金片在刀桿上焊接是否牢靠，有無缺焊、虛焊現象，刀片在鑲槽中的位置如何，刀片有無裂紋等。

硬質合金刀片裂紋可採取下列方法檢查：

（a）將樣品用煤油清洗乾淨，用10~45倍的顯微鏡檢查。

（b）取65%的煤油，30%的變壓油和5%松節油，調製成溶液，於其中加入蘇丹紅。然後將欲檢查的刀具放入溶液中浸泡10~15分鐘。用清水洗凈。塗上一層高嶺土，烘乾後檢查表面。如刀具上有裂紋，溶液的顏色會在白土上顯示出來。

（c）紫外線作用下的熒光液發光檢查法。熒光液系一份變壓油、兩份煤油和0.03~0.05%的金綠色螢石（CaF2）組成，紫外線光源系由水銀石英燈通過放大鏡獲得。有裂紋時，熒光液就會發出黃綠色的光亮。

（d）超聲波無損探傷。

1概述

硬質合金與結構鋼的焊接，因焊接質量較差，只能作為量具對錶件或普通硬質合金車刀焊片時使用，不能用於高精度（要求同軸度0.02以內）迴轉類刃具的刀桿與刀刃部分對接使用，通過此論文說明一下高精度迴轉類刃具的刀桿與刀刃的釺焊工藝過程及後期試驗結果。

2硬質合金與結構鋼的釺焊

2.1硬質合金的焊接特點

硬質合金主要用於製造刀具、量具等雙金屬結構。切削部分為硬質合金，基體為碳素鋼、低合金鋼通常為中碳鋼。這類工件在工作時受到相當大的應力作用，特別是壓縮彎曲、衝擊和交變載荷，要求接頭強度高、質量可靠。硬質合金有高硬度和耐磨性好的特點，但是存在脆性高、韌性差等缺點。

2.1.1一般焊接特點

（1）線膨脹係數與釺焊裂紋的關係

硬質合金的尺寸較小，一般固定在一個比較厚大的鋼支撐材料上。釺焊是把硬質合金和基體金屬連接在一起的焊接方法。硬質合金的線膨脹係數（4.1-7.0X10-6/℃）與普通鋼的線膨脹係數（12X10-6/℃）相比差別很大，硬質合金只有鋼的1/3--1/2左右。加熱時硬質合金和鋼都自由膨脹，但冷卻時鋼的收縮量比硬質合金大的多。此時焊縫處於受壓力狀態，在硬質合金表面則承受拉應力，如果殘餘應力大於硬質合金的抗拉強度時，硬質合金表面就可能產生裂紋。這是硬質合金釺焊時產生裂紋的主要原因之一。

（2）硬度與裂紋敏感性的關係

硬質合金的硬度與耐磨性和焊接裂紋敏感性成正比，硬質合金的硬度越高，釺焊時產生裂紋的可能性越大。而且，一般精加工或超精加工所用的硬質合金，在釺焊時容易發生裂紋。

（3）焊接殘餘應力的影響

焊接區域的殘餘應力是一種潛在的危害，儘管焊接硬質合金工件上不一定馬上發現裂紋，但隨後的刃磨、保管或使用過程中卻容易產生裂紋，造成工具報廢。焊接時必須採取措施減小釺焊應力，可採取降低釺焊溫度、焊前預熱及緩冷、選用塑性較好的釺料、加補償墊片、改進接頭結構等措施。釺焊大面積硬質合金時，無論強度高低，均應採取特殊措施，以減小焊接應力和防止裂紋的產生。

（4）氧化問題

硬質合金在空氣中加熱到800℃以上時，硬質合金表面開始氧化，生成疏鬆的氧化物層，同時伴隨脫碳現象。加熱至950-1100℃時，表面層會發生劇烈氧化，形成的氧化薄膜使硬質合金變脆，降低力學性能。表面氧化層的存在，也降低了焊縫的強度、硬度。在焊接時採取措施盡量減少硬質合金焊接部位的氧化現象，是提高焊接質量的重要措施。

2.2基體材料的選擇和槽型設計

2.2.1基體材料的選擇

硬質合金通常與基體材料連接在一起使用，基體材料的選擇主要考慮硬質合金使用時所受載荷的大小。一般載荷的刀具基體材料可用45鋼或40Cr鋼。需要淬硬的刀體可選用9SiCr鋼，因為9SiCr鋼焊後淬火用的冷卻介質溫度比40Cr高，對硬質合金有利。

2.2.2槽型設計

鋼與硬質合金刀具釺焊質量的好壞還決定於刀槽形狀的設計是否合理，硬質合金槽型的設計是否合理。硬質合金槽形設計原則如下：

（1）盡量減少釺焊面，避免採用封閉和半封閉槽型結構，以減少釺焊應力，防止產生裂紋，儘可能採用自由焊槽形，使釺焊應力降低到最低。

（2）焊接前裝配硬質合金時應盡量靠硬質合金自重或靠基體上的凸台、凹槽等部位定位，盡量避免使用夾具固定硬質合金。

（3）設計槽型時應考慮在釺焊過程中便於排渣，避免因焊縫中夾渣而使焊縫強度降低或脫焊現象。

（4）釺焊後刀頭部分不應黏附過多的焊料，以免刃磨困難，尤其是在設計硬質合金多刃刀具時應特別注意。

2.3硬質合金與鋼的釺焊

硬質合金與鋼的釺焊方法主要有氧氣--炔火焰釺焊、高頻感應釺焊、接觸電阻釺焊、浸銅釺焊以及爐中釺焊等種類。

2.3.1釺焊方法-高頻感應釺焊

高頻感應釺焊使用頻率為600KHz，功率為10KW-100KW之間的高頻感應加熱源，產生高頻電流。當高頻電流穿過感應器時產生高頻交變磁場，在感應器中的被焊金屬產生感應電流。高頻加熱速度很快，可以在很短時間內加熱到很高的溫度，使焊料熔化。

2.3.2硬質合金釺料與釺劑

（1） 釺料的選擇

釺料應對被釺焊硬質合金和鋼基體有良好的潤濕能力，保證釺料具有良好的流動性與滲透性。

硬質合金的使用特點有較高的紅硬性，所以要保證釺焊焊縫在常溫下有足夠的硬度。

釺料的熔點要儘可能地低，以減少釺焊應力，防止發生裂紋，但釺料的熔點要高於焊縫的工作溫度300℃，保證正常切削。

（2）釺劑的選擇

釺劑的作用是使刀桿和釺焊表面的氧化物還原，使釺料能很好的潤濕被釺焊的金屬表面，一般釺劑的熔點低於釺料100℃以上，並有較好的流動性和較低的黏度。

工業硼砂在釺焊加熱過程中會產生大量泡沫，不但使釺焊操作困難，而且也影響焊縫質量，最好不要採用。

脫水硼砂可用於各種牌號硬質合金工作，釺焊溫度範圍850℃-1150℃左右，不能用於800℃以下釺料，保存應注意防潮。

2.3.3硬質合金與鋼的釺焊工藝

（1）焊前準備

焊前應檢查硬質合金是否有裂紋、彎曲等缺陷，保證釺焊面平整並保證有一定幾何形狀，保持與基體間有良好接觸。

對硬質合金進行噴砂處理去除釺焊表面的氧化層和黑色字母，防止脫焊。

（2）釺焊過程 焊接硬質合金工具時均勻加熱刀桿和刀頭是保證焊接質量的基本條件。如果硬質合金部分溫度高於刀桿，熔化後的釺料潤濕硬質合金而不能潤濕刀桿，接頭強度降低，沿焊縫剪切硬質合金時，釺料不破壞，而隨硬質合金脫開。如果相反，現象相反。

釺焊後冷卻

冷卻時硬質合金片表面產生瞬時拉應力，硬質合金的抗拉應力大大低於抗壓應力。通常焊接後工件立即插入石灰槽或木炭粉槽中，使工件緩慢冷卻。有條件的可在釺焊後立即將工件放入220℃-250℃爐內回火6h-8h。採用低溫回火處理能消除部分釺焊應力，減小裂紋和延長硬質合金工具使用壽命。

焊後清理

要對焊好的硬質合金工件進行焊後清理，以便將焊縫周圍殘餘的溶劑清理乾淨，常用清除方法是將焊後冷卻工件放入沸水中煮1-2h左右，然後再進行噴砂處理，即可清除焊縫四周黏附的殘餘釺劑和氧化物。

（3）釺焊的質量檢驗

正常的焊縫應均勻無黑斑，釺料未填滿的焊縫不大於焊縫總長10%，焊縫寬度小於0.15mm。硬質合金裂紋傾向可用下面方法檢測。

刀具經噴砂處理後，用煤油清洗，用肉眼和放大鏡觀察。有裂紋時有明顯黑線。

用65%煤油、30%的變壓器油及5%的松節油調成溶液，加入少量蘇丹紅，將檢查的刃具放入該溶液中浸泡10-15min，取出用清水洗凈，塗上高嶺土，烘乾後檢查表面，如果有裂紋，溶液的顏色將在白土顯示出來，肉眼可查。

3 刃具焊接及後續試驗

3.1刃具焊接結構：

3.1.1焊接結構分類

插入式結構

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