專利名稱：硬質(zhì)合金鋼制件與45鋼制件的焊接方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種硬質(zhì)合金鋼制件與45鋼制件的焊接方法，屬于金屬焊接技術(shù)。
背景技術(shù)：
硬質(zhì)合金具有硬度高、耐磨、強(qiáng)度和韌性較好以及耐熱、耐腐蝕等優(yōu)良性能，特別 是它的高硬度和耐磨性，即使在500°C的溫度條件下也基本保持不變，在1000°C時(shí)仍有很 高的硬度，而被廣泛用于刀具、量具、模具和采掘工具等領(lǐng)域。但硬質(zhì)合金是以高硬度難熔 金屬的碳化物(WC、TiC)微米級(jí)粉末為主要成分，以鈷(Co)、鎳(Ni)等為粘結(jié)劑，它與45鋼 雖然可以焊接，但焊接時(shí)容易出現(xiàn)裂紋或虛焊等現(xiàn)象。目前，硬質(zhì)合金與45鋼常用的焊接 方法有氧_乙炔火焰釬焊、真空釬焊、電弧焊、惰性氣體保護(hù)焊、等離子弧焊和電子束焊等。 然而硬質(zhì)合金與45鋼焊接時(shí)，由于硬質(zhì)合金的線膨脹系數(shù)(4. 1 7. OX 10_6/°C )與45鋼 的線膨脹系數(shù)(14. 67 11. 59 X 10_6/°C )相比差別很大，硬質(zhì)合金的線膨脹系數(shù)只有45鋼 的線膨脹系數(shù)的1/3 1/2左右。加熱時(shí)硬質(zhì)合金和45鋼都自由膨脹，但冷卻時(shí)45鋼的收 縮量比硬質(zhì)合金大得多，此時(shí)焊縫45鋼處于受壓狀態(tài)，而硬質(zhì)合金表面處于受拉狀態(tài)，這 使得硬質(zhì)合金的表面及焊縫處可能產(chǎn)生微裂紋。此外，硬質(zhì)合金在空氣中加熱至800°C時(shí)， 硬質(zhì)合金表面易氧化，生成疏松的氧化物層，同時(shí)伴隨有脫碳現(xiàn)象。當(dāng)加熱至950 1100°C 時(shí)，硬質(zhì)合金表面層會(huì)發(fā)生急劇的氧化，而氧化層的存在，易產(chǎn)生虛焊等問題。因而提供一 種能夠避免上述問題產(chǎn)生的硬質(zhì)合金鋼與45鋼的焊接方法，便成為業(yè)內(nèi)人士的期待。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在提供一種工藝性能良好，在焊接過程中焊接件不會(huì)產(chǎn)生表面氧化，焊 接質(zhì)量可靠的硬質(zhì)合金鋼制件與45鋼制件的焊接法，以滿足硬質(zhì)合金鋼制件與45鋼制件 結(jié)構(gòu)連接的需要。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)其目的的技術(shù)方案是一種硬質(zhì)合金鋼制件與45鋼制件的焊接方法，分別對焊接工件硬質(zhì)合金鋼制件 和45鋼制件表面的焊前預(yù)處理，硬質(zhì)合金鋼制件與45鋼制件焊接，和焊接工件冷卻處理， 其創(chuàng)新點(diǎn)在于，a、所述焊前預(yù)處理是，先采用堿洗液除油脫脂，酸洗液表面活化，然后在活化后的 硬質(zhì)合金鋼制件的焊接部位表面電沉積一層銀_銅-鋅_錫合金釬料；再用純凈水洗凈、吹 風(fēng)吹干后，用金屬箔紙包裹備用；b、所述硬質(zhì)合金鋼制件與45鋼制件的焊接，是將焊接工件45鋼制件與經(jīng)a步 驟表面鍍有所述合金釬料的硬質(zhì)合金鋼制件加上釬劑，按對接要求定位后，放置在密封焊 接裝置內(nèi)，在惰性氣體保護(hù)條件下，用固態(tài)感應(yīng)加熱裝置，將所述焊接工件加熱至600 9000C，保溫0 20s，實(shí)施焊接工件的焊接；C、所述焊接工件冷卻處理是緩慢冷卻處理，先將焊后工件空冷10 IOOs后，再放 進(jìn)水中冷卻3 30s。
由以上所提供的技術(shù)方案可以明了，本發(fā)明由于首先在硬質(zhì)合金鋼制件的焊接部 位表面鍍上一層銀_銅-鋅_錫合金釬料，然后在與45鋼的焊接部位對接定位后，在密封 的焊接裝置中，在氬氣保護(hù)條件下，經(jīng)電感應(yīng)加熱，令所述釬料熔融而實(shí)現(xiàn)兩者的焊接，且 其焊后的冷卻采取兩種介質(zhì)的緩慢冷卻，從而避免了工件表面的氧化和焊縫產(chǎn)生微裂紋等 問題，從而保證了焊接質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)了本發(fā)明的目的。
在上述技術(shù)方案中，本發(fā)明主張，所述除油脫脂堿洗液的組分及各組分的單位體 積的重量含量是，氫氧化鈉15 40g/L，碳酸鈉5 30g/L，OP乳化劑1 5滴(合0. 05 0. 2mL)；除油脫脂時(shí)間為5 15min。但不局限于此。在上述技術(shù)方案中，本發(fā)明主張，所述表面酸洗活化液的組分及各組分的重量百 分含量是，硫酸3 15%，鹽酸1 20% ；酸洗活化時(shí)間為3 15min。但不局限于此。在上述技術(shù)方案中，本發(fā)明主張，所述硬質(zhì)合金鋼制件表面電沉積的 銀-銅-鋅-錫合金釬料各組分的重量百分含量是，銀45 55 %，銅25 35 %，鋅10 20%，錫0 10%。其中銀的含量，在所承受的載荷，傳遞的力矩等較小工況下的焊接件，可 以通過試驗(yàn)，而適當(dāng)減量，以降低其制備成本。上述技術(shù)方案得以實(shí)施后，本發(fā)明所具有的工藝性能良好，焊接過程工件不會(huì)產(chǎn) 生表面氧化，焊接質(zhì)量可靠等特點(diǎn)，是顯而易見的。


圖1是本發(fā)明一種具體實(shí)施方式
的工藝流程圖。
具體實(shí)施例方式參讀附圖1。一種硬質(zhì)合金鋼制件與45鋼制件的焊接方法，其具體實(shí)施方式
依次 按以下步驟進(jìn)行步驟一對硬質(zhì)合金鋼制件和45鋼制件表面采用15 40g/L NaOH，5 30g/L Na2CO3,1 5滴0P-10乳化劑堿洗液除油、脫脂5 15min，再采用3% 15% H2SO4, 20% HCL酸洗活化液活化3 13min。步驟二 對活化后的硬質(zhì)合金鋼表面采用電沉積法沉積一層銀_銅-鋅-錫合 金纖料，釬料的成分重量百分含量為銀45% 55%，銅25% 35%，鋅10% 20%，錫 0% 10% ；步驟三表面處理后的硬質(zhì)合金鋼用蒸餾水洗凈，吹風(fēng)機(jī)吹干，用錫紙包好以防灰 塵等雜物的附著。步驟四加常用釬劑于硬質(zhì)合金鋼和45鋼需焊合處，將工件放入密封的焊接裝 置內(nèi)，對焊接裝置通99. 99 %氬氣保護(hù)0 20s，再采用固態(tài)感應(yīng)加熱設(shè)備加熱至600 900°C，保溫 0 20s。步驟五焊接后的工件采用先空冷10 100s，再放入城市公共自來水中水冷3 30s的緩冷方式，避免裂紋和殘余應(yīng)力的產(chǎn)生。實(shí)施例1、對硬質(zhì)合金鋼制件和45鋼制件采用30g/L NaOH, 20g/L Na2CO3,1 2滴0P-10乳 化劑堿洗液除油、脫脂5 15min，再采用6. 5% H2SO4,8% HCL配制成的酸洗活化液對硬質(zhì)合金鋼制件表面進(jìn)行活化處理lOmin，用蒸餾水清洗晾干備用。再對活化后的硬質(zhì)合金鋼 制件焊接部位表面，采用電沉積法沉積一層銀_銅-鋅_錫合金釬料，其組分重量百分含量 為銀50%，銅30%，鋅15%，錫5%。表面處理后的硬質(zhì)合金鋼制件用蒸餾水洗凈，吹風(fēng)機(jī) 吹干，用錫紙包好以防灰塵等雜物的附著。再加釬劑于硬質(zhì)合金鋼制件和45鋼制件的焊合 處，將工件放入密封焊接裝置內(nèi)，對焊接裝置通99. 99 %氬氣保護(hù)3s，采用固態(tài)感應(yīng)加熱設(shè) 備(高頻電感應(yīng)加熱器)加熱至800°C，保溫8s，焊接后的工件空冷30s，再放入城市公共自 來水中水冷3s。
焊接后的工件焊縫熔合良好，無裂紋和殘余應(yīng)力等缺陷，滿足了某些領(lǐng)域特定的 使用要求。本發(fā)明小試效果是十分令人滿意的。
權(quán)利要求
一種硬質(zhì)合金鋼制件與45鋼制件的焊接方法，分別對焊接工件硬質(zhì)合金鋼制件和45鋼制件表面的焊前預(yù)處理，硬質(zhì)合金鋼制件與45鋼制件焊接，和焊接工件冷卻處理，其特征在于，a、所述焊前預(yù)處理是，先采用堿洗液除油脫脂，酸洗液表面活化，然后在活化后的硬質(zhì)合金鋼制件的焊接部位表面電沉積一層銀-銅-鋅-錫合金釬料；再用純凈水洗凈、吹風(fēng)吹干后，用金屬箔紙包裹備用；b、所述硬質(zhì)合金鋼制件與45鋼制件的焊接，是將焊接工件45鋼制件與經(jīng)a步驟表面鍍有所述合金釬料的硬質(zhì)合金鋼制件加上釬劑，按對接要求定位后，放置在密封焊接裝置內(nèi)，在惰性氣體保護(hù)條件下，用固態(tài)感應(yīng)加熱裝置，將所述焊接工件加熱至600～900℃，保溫0～20s，實(shí)施焊接工件的焊接；c、所述焊接工件冷卻處理是緩慢冷卻處理，先將焊后工件空冷10～100s后，再放進(jìn)水中冷卻3～30s。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硬質(zhì)合金鋼制件與45鋼制件的焊接方法，其特征在于，所述 除油脫脂堿洗液的組分及各組分的單位體積的重量含量是，氫氧化鈉15 40g/L，碳酸鈉 5 30g/L, OP乳化劑1 5滴；除油脫脂時(shí)間為5 15min。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硬質(zhì)合金鋼制件與45鋼制件的焊方法，其特征在于，所述表 面酸洗活化液的組分及各組分的重量百分含量是，硫酸3 15%，鹽酸1 20%;酸洗活化 時(shí)間為3 15min。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硬質(zhì)合金鋼制件與45鋼制件的焊接方法，其特征在于，所述 硬質(zhì)合金鋼制件表面電沉積的銀_銅-鋅_錫合金釬料各組分的重量百分含量是，銀45 55%，銅 25 35%，鋅 10 20%，錫 0 10%。
全文摘要
本發(fā)明所公開的是一種硬質(zhì)合金鋼制件與45鋼制件的焊接方法，以其焊前預(yù)處理是在堿洗除油、脫脂和酸洗活化處理后，在硬質(zhì)合金鋼制件焊接面鍍上一層Ag-Cu-Zn-Sn釬料；而兩者的焊接，是在氬氣保護(hù)條件下，經(jīng)電感應(yīng)加熱至600～900°，保溫0～20s實(shí)施焊接的，且焊后實(shí)現(xiàn)緩慢冷卻為主要特征。具有工藝性能良好，表面不會(huì)產(chǎn)生氧化，焊接質(zhì)量可靠等特點(diǎn)。
文檔編號(hào)B23K1/002GK101856758SQ201010185978
公開日2010年10月13日 申請日期2010年5月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月28日
發(fā)明者包曄峰, 楊華山, 蔣永鋒 申請人:河海大學(xué)常州校區(qū)