硬质合金真空钎焊工艺

真空钎焊常用的工艺方法

真空钎焊过程的主要工艺参数是钎焊温度和保温时间。钎焊温度通常选为高于钎料液相线温度25-60℃,以保证钎料能填满间隙。

钎焊保温时间视工件大小及钎料与母材相互作用的剧烈程度而定。大件的保温时间应长些,以保证加热均匀。钎料与母材作用强烈的,保温时间要短。一般说来,一定的保温时间是促使钎料与母材相互扩散,形成牢固结合所必需的。但过长的保温时间将导致熔蚀等缺陷的发生。真空钎焊前的表面清理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。

硬质合金钎焊中的接头易产生裂纹。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进行真空钎焊时,应设法采取防裂措施。硬质合金刀片与钢制刀杆真空钎焊时,宜采取加大钎缝间隙和在钎缝中施加塑性补偿垫片的方法,并在焊后进行缓冷,以减小钎焊应力,防止裂纹产生,延长硬质合金刀具组件的使用寿命。

硬质合金真空钎焊步骤

1)焊前准备

①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,才能保证真空钎焊质量。

②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。

③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。

④真空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10~15min。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20~30min,取出烘干后再进行焊接。

⑤钎料使用前用酒精或汽油擦净,并根据钎焊面裁剪成形。钎爆一般硬质合金刀具或模具时,钎料厚度0.4~0.5mm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。

(2)真空钎焊过程

硬质合金工具的真空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。

(3)焊后清理

要对焊好的硬质合金工件进行焊后清理,以便将焊缝周围残余的熔剂清除干净,否则在刀具刃磨时多余的熔剂会将砂轮堵塞,使磨削困难。焊后残留的熔剂也会腐蚀焊缝和基体。常用的清除方法是将焊后已冷却的工件放入沸水中煮1~2h左右,然后再进行喷砂处理,即可清除焊缝四周黏附的残余钎剂及氧化物等;或将工件放入酸洗槽中进行酸洗(盐酸浓度为1:1),酸洗时间大约1~4min,然后放入冷水槽和热水槽中反复清洗干净。

(4)钎焊质量检验

主要检查硬质合金与钢钎焊接头质量以及硬质合金有无裂纹存在。正常的焊缝应均匀无黑斑,钎料未填满的焊缝不大于焊缝总长的10%,焊缝宽度应小于0.15mm。刀片钎焊歪斜,不符合图纸要求者应重焊。硬质合金刀片的裂纹倾向可用下列方法检查。

①刀具经喷砂清理后,先用煤油清洗,然后用肉眼或放大镜观察。当刀片上有裂纹时,表面上会出现明显的黑线。

②用65%的煤油、30%的变压器油及5%的松节油调成溶液,加入少量苏丹红,将预检查的工具放入该溶液中浸泡约10~15min,取出用清水洗净,涂上一层高岭土,烘干后检查表面,如工具上有裂纹,溶液的颜色便在白土上显示出来,用肉眼可明显地看到。