1 前言

刀具质量的好坏在金属切削中起到相当重要的作用。由于硬质合金刀具具有极高的硬度,良好的红硬性及足够的使用强度,所以在切削加工中得到了广泛的应用。但硬质合金硬度高,脆性大,若在焊接过程中工艺稍有疏忽,刀片就会因产生裂纹而导致报废。因此如何避免产生焊接裂纹成了刀具焊接过程中必须解决的重要问题。本文通过对硬质合金刀具在焊接过程中产生焊接裂纹的原因进行分析,并提出了硬质合金刀具焊接过程中减少焊接裂纹的一些相关措施。

2 硬质合金刀具在焊接中产生裂纹的原因

硬质合金刀具在焊接过程中,刀片和刀体需加热 到900～1000℃,才能使铜焊料熔化成液体。紧接着在随后的冷却过程中,在铜焊料的凝固力作用下,把刀片与刀体凝固在一起就达到焊接刀具的目的。在焊接过程中,加热和冷却两个过程是相互关联的,因为任何材料的加热和冷却过程都会有热胀冷缩,且热胀冷缩的程度由各种材料的热膨胀系数决定。在相同温度下,硬质合金和45钢刀体的热膨胀系数相差很大,因此在焊接过程中,这两种材料的热胀冷缩程度是相当悬殊的。当刀片和刀体处在900～1000℃高温时,虽然铜焊料已经熔化成液体,但此时的刀片和刀体还没有焊接在一起,仍处在自由膨胀状态,刀片也不会产生裂纹。在随后的冷却过程中,温度下降使铜焊料逐渐凝固,直到把刀片和刀体凝固成一体,这时刀片和刀体之间的自由收缩受到限制,因而在膨胀系数大的刀体 中产生了拉应力,在膨胀系数小的刀片中产生了压应 力,在一拉一压的应力作用下,由于硬质合金刀片脆性大,承受不了应力的作用,致使刀片开裂。可见,硬质合金刀片焊接后产生裂纹的原因是在冷却过程中由焊接应力引起的。

3 减少硬质合金焊接裂纹的措施

(1)由于硬质合金刀片的裂纹是在焊接后的冷却 过程中产生的,因此焊接后的保温缓冷成为必要的措施,具体的办法是在硬质合金刀具焊接好后应尽快放入保温箱,保温4～8小时以延缓冷却过程。

(2)为了减少焊接应力,在保证刀具有足够使用强度的前提下,应尽量减少焊缝数量。为了使焊缝能更好地自由收缩,应采用敞开式焊接方法。

(3)在焊接前应先对硬质合金刀片进行外观检查,对崩刃较大者不应焊接,因为崩刃较大会产生应力集中,引起刀片产生焊接裂纹。

(4)焊接时,加热应从刀体下面开始,当刀体温度达到800-900℃后,立刻翻过焊把,从刀体的上面进行加热。当温度接近900-1000℃时,应立即放上刀片及铜焊料,尽量减少刀片的加热过程。

以上几点是在硬质合金刀具焊接过程中体会到的一些经验,经过实践对硬质合金刀具避免产生焊接裂纹是行之有效的。