專利名稱：延長(zhǎng)雙金屬結(jié)構(gòu)硬質(zhì)合金刀具的焊接方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于刀具領(lǐng)域種用兩種不同材質(zhì)基體的組合連接硬質(zhì)合金刀具的方法。 更具體的說(shuō)，本發(fā)明是關(guān)于延長(zhǎng)雙金屬結(jié)構(gòu)硬質(zhì)合金刀具的焊接方法。
背景技術(shù)：
隨著現(xiàn)代化工業(yè)發(fā)展速度加快，對(duì)機(jī)械加工刀具領(lǐng)域的要求也越來(lái)越高。具有切 削速度高，加工效率高，耐磨性能好，刀具壽命長(zhǎng)的整體硬質(zhì)合金刀具品種、規(guī)格尺寸的遞 增，尤其是集切削刃口和刀柄集成一體的整體硬質(zhì)合金刀具，大規(guī)格刀具的應(yīng)用，其體積重 量變化成幾何倍數(shù)增長(zhǎng)，阻礙了大規(guī)格整體硬質(zhì)合金刀具應(yīng)用，矛盾顯現(xiàn)，在成本、價(jià)格方 面成了非常棘手問(wèn)題?，F(xiàn)階段使用的整體硬質(zhì)合金刀具，隨著使用修磨次數(shù)增加，最終破損 無(wú)法再用，進(jìn)入回收再造領(lǐng)域，廢品回收破損的整體硬質(zhì)合金刀具柄部可重復(fù)利用，為節(jié)約 資源，降低生產(chǎn)成本是目前制造業(yè)不得不考慮的無(wú)奈選擇。眾所周知，硬質(zhì)合金是一種以難熔金屬化合物(WC、TaC, TiC、NbC等)為基體，以 過(guò)渡族金屬(Co，F(xiàn)e，Ni)為粘結(jié)相，通過(guò)粉末冶金方法制備的金屬陶瓷工具材料。合金的材 質(zhì)脆硬、韌性差而且價(jià)格高，加上冶金制作、燒結(jié)等比較復(fù)雜工藝因素，使其難以被制成尺 寸大、形狀復(fù)雜的構(gòu)件加以應(yīng)用，而硬質(zhì)合金與鋼體材質(zhì)的焊接方式是彌補(bǔ)其不足的主要 方法，合適可靠的焊接技術(shù)正在不斷拓展它的應(yīng)用范圍。由于與硬質(zhì)合金相焊的基體材料 一般是碳素鋼，硬質(zhì)合金與之相比具有較小的熱膨脹系數(shù)和較低的熱導(dǎo)率，因此焊接時(shí)容 易出現(xiàn)以下問(wèn)題1)焊接裂紋。質(zhì)合金的熱膨脹系數(shù)較小，一般為鋼的1/3 1/2。硬質(zhì)合金和鋼 材焊后由于不能同步收縮，會(huì)在焊縫區(qū)形成很高的殘余應(yīng)力，且在硬質(zhì)合金上多為拉應(yīng)力， 由此導(dǎo)致硬質(zhì)合金開裂.焊接應(yīng)力是釬焊硬質(zhì)合金時(shí)出現(xiàn)裂紋以及接頭低應(yīng)力斷裂的主 要原因。2)焊縫脆化。主要是在焊縫區(qū)形成M6C型復(fù)合碳化物η相，其中M包含W、Fe、 Co、Ni等元素，主要原因是硬質(zhì)合金與鋼進(jìn)行焊接時(shí)，硬質(zhì)合金中的碳向鋼側(cè)擴(kuò)散，使硬質(zhì) 合金中含碳量降低而形成n相。焊縫脆化導(dǎo)致接頭的抗彎強(qiáng)度低。3)氣孔、夾渣及氧化。主要是出現(xiàn)在釬焊接頭中.當(dāng)加熱溫度過(guò)高時(shí)，造成釬縫氧 化及焊料成分的嚴(yán)重?zé)龘p；而加熱溫度偏低，則釬料流動(dòng)性不好，形成虛焊，且焊縫內(nèi)留有 大量氣孔和夾渣，以至嚴(yán)重降低焊縫強(qiáng)度。由于硬質(zhì)合金與碳素鋼之間的物理性能相差較 大，目前釬焊和擴(kuò)散焊仍然是可行而又實(shí)用焊接方法.此外一些將有可能在硬質(zhì)合金的焊 接中得到應(yīng)用的新焊接方法，如鎢極惰性氣體保護(hù)電弧焊(TIG)，電子束焊(EBW)，激光焊 (LBff)等也在積極的研究探索之中?，F(xiàn)階段在硬質(zhì)合金(棒材)對(duì)焊方面應(yīng)用主要有火焰 釬焊、高頻釬焊、電阻釬焊、感應(yīng)加熱釬焊、激光釬焊等工藝方法。傳統(tǒng)且廣泛應(yīng)用的硬質(zhì)合金焊接的火焰釬焊方法是用可燃?xì)怏w(乙炔、丙烷等) 與氧氣或壓縮空氣混合燃燒的火焰作為熱源進(jìn)行焊接的一種方法?；鹧驸F焊主要適用于中 小尺寸硬質(zhì)合金刀具的小批量生產(chǎn)。對(duì)于大型的硬質(zhì)合金工具，由于火焰加熱的溫度和速
3度難以控制，加熱時(shí)會(huì)產(chǎn)生較大的溫度梯度，容易引發(fā)裂紋的產(chǎn)生，因此對(duì)尺寸差異大的零 件一般不采用此方法。另外，整個(gè)生產(chǎn)加工過(guò)程還需憑借著操作工加工經(jīng)驗(yàn)來(lái)完成實(shí)現(xiàn)。火 焰釬焊和高頻釬焊共同不足之處在于，加工過(guò)程中，溫度高低是通過(guò)操作者肉眼來(lái)斷定。溫 度誤差比較大，在焊接中易產(chǎn)生過(guò)燒或欠燒現(xiàn)象。對(duì)焊時(shí)需在空氣中加熱。易在焊接處焊 劑介質(zhì)中產(chǎn)生氧化皮，有氧化夾渣現(xiàn)象。焊口有雜質(zhì)、氣泡、砂眼等影響使用缺陷。手工操 作，需將硬質(zhì)合金棒材和常用鋼材同時(shí)加熱?；鹧婕訜徇^(guò)程溫度不均勻，需反復(fù)手工移動(dòng)加 轉(zhuǎn)動(dòng)零件加熱。高頻加熱過(guò)程雖比火焰加熱均勻強(qiáng)一些，但手工操作移動(dòng)不可避免。焊接 加熱區(qū)域大，熱影響大，變形大。若一次未焊接成功。反復(fù)焊接，硬質(zhì)合金材料易出現(xiàn)熱應(yīng) 力集中現(xiàn)象，在后期的使用過(guò)程中易出現(xiàn)從焊接處斷裂現(xiàn)象。柄部常用鋼材通常在對(duì)焊前 經(jīng)過(guò)淬火工藝處理，以提高硬度強(qiáng)度等各方面機(jī)械性能指標(biāo)。而手工操作和目測(cè)觀溫，若操 作不當(dāng)恰恰會(huì)降低焊接位置強(qiáng)度和機(jī)械性能指標(biāo)。手工操作往往使工具頭部和柄部對(duì)接定 位同心度不好，兩者軸線偏差大，精度不好。對(duì)后期機(jī)械加工制作帶來(lái)一定的困難，需在前 工序增加兩者的直徑尺寸和精度，便于焊后磨削同心，因此成本有所提高。焊接完成后需要 立即進(jìn)行8小時(shí)以上的保溫處理。電阻釬焊加熱電壓是電阻釬焊的重要參數(shù)，要選擇合適的數(shù)值以保證合理的發(fā)熱 升溫速度；其次要保證電極與工件接觸處于良好狀態(tài).加熱過(guò)程中要及時(shí)排渣，防止釬縫 夾雜和氣孔形成而降低強(qiáng)度.使用硼砂釬劑時(shí)一定要先經(jīng)過(guò)脫水處理，否則由于結(jié)晶水的 存在，在焊接過(guò)程中結(jié)晶水蒸發(fā)，在焊接區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生大量氣體，既影響了正常排渣，又易在 焊縫中產(chǎn)生氣孔。電阻釬焊的操作較為簡(jiǎn)單方便，效率比火焰釬焊高，工件表面的氧化較 少，但是在加熱過(guò)程中易造成工件局部過(guò)熱燒損.此外對(duì)于復(fù)雜形狀的工件、多刃刀具及 尺寸很小的工件不便操作。感應(yīng)加熱釬焊必須有一個(gè)合適的組配范圍，設(shè)備較復(fù)雜、一次性投資較大，其次是 感應(yīng)電流的趨表效應(yīng)，當(dāng)釬焊大厚工件時(shí)，加熱溫度不均勻，難于保證釬焊質(zhì)量，且效率也 低，故一般只適用于釬焊結(jié)構(gòu)型式簡(jiǎn)單的小尺寸焊件。工藝參數(shù)因素波動(dòng)會(huì)對(duì)焊縫質(zhì)量造 成不良影響，尤其是在硬質(zhì)合金中產(chǎn)生較大的焊接應(yīng)力。釬縫間隙過(guò)小時(shí)，會(huì)發(fā)生"擠死" 和"釬不透"，使接頭強(qiáng)度下降和焊接應(yīng)力增加。間隙過(guò)大，毛細(xì)作用減弱，也會(huì)導(dǎo)致"釬 不透"，使接頭強(qiáng)度下降。加熱和冷卻速度對(duì)釬頭焊接質(zhì)量有很大影響.加熱速度太快，合 金中會(huì)產(chǎn)生較大的應(yīng)力；加熱太慢，則高溫停留時(shí)間長(zhǎng)，這雖然能使液態(tài)釬料的潤(rùn)濕和擴(kuò)散 更完善，但會(huì)造成合金的氧化燒損。冷卻速度太快，合金中會(huì)產(chǎn)生很大的收縮應(yīng)力；冷卻速 度太慢，雖然能減小焊接應(yīng)力，但對(duì)鋼體材質(zhì)的淬火不利。激光釬焊激光作為一種新型的焊接熱源，具有加熱速度快、熱影響區(qū)窄、焊后變形 及殘余應(yīng)力小等特點(diǎn)，特別是在減弱接頭熔合區(qū)脆化方面，具有獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn).這使其有可 能應(yīng)用于硬質(zhì)合金的焊接。由于硬質(zhì)合金與釬料之間的熔點(diǎn)相差很大，在焊接中要嚴(yán)格控 制工藝參數(shù)。在激光熔焊過(guò)程中，激光功率密度很高，在激光直接作用的區(qū)域，硬質(zhì)合金瞬 間可達(dá)很高溫度，并與釬料中的Cu發(fā)生劇烈的"親合"作用，還容易發(fā)生釬料的蒸發(fā)和過(guò) 度燒損，使表面出現(xiàn)嚴(yán)重的凹陷現(xiàn)象，必須通過(guò)適當(dāng)調(diào)整工藝參數(shù)來(lái)減少釬料的燒損。另外 由于硬質(zhì)合金中Co的含量一般都很低，在激光"深熔焊"的高溫作用下極易逸失，而使WC 以疏松的狀態(tài)存在，此時(shí)的硬質(zhì)合金將不能保持原有的致密燒結(jié)組織和性能，導(dǎo)致接頭不 可避免地出現(xiàn)一些裂紋、氣孔等缺陷。在激光釬焊過(guò)程中，由于熱過(guò)程極短，一般只存在硬質(zhì)合金中的Co向液態(tài)釬料的溶解和短距離擴(kuò)散，而釬料中的Cu則基本上未向硬質(zhì)合金擴(kuò) 散，因而兩者之間的冶金結(jié)合不夠充分，會(huì)直接降低接頭的剪切強(qiáng)度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足之處，提供一種能夠節(jié)省硬質(zhì)合金 貴重金屬，容易實(shí)現(xiàn)金屬材料層深透焊接，焊接殘余變形小，原材質(zhì)組織性能不發(fā)生變化， 沒(méi)有人為直接干涉現(xiàn)象，無(wú)需保溫，焊接速度快，效率高，不產(chǎn)生氧化、氣泡、砂眼等缺陷，能 夠延長(zhǎng)雙金屬結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度的硬質(zhì)合金刀具的焊接方法。本發(fā)明的上述目的可以通過(guò)以下措施來(lái)達(dá)到。1. 一種延長(zhǎng)雙金屬結(jié)構(gòu)硬質(zhì)合金刀 具的焊接方法，包括如下步驟并具有如下技術(shù)特征首先將刀具分為刀具頭部主體和刀具柄部主體兩大部分，分別在刀具頭部主體后 端面上制出硬質(zhì)合金柱形凸臺(tái)，在刀具柄部主體的前端制出與所述柱形凸臺(tái)有機(jī)結(jié)合的刀 柄鋼體匙孔；在焊接前，對(duì)所述硬質(zhì)合金柱形凸臺(tái)和刀柄鋼體匙孔進(jìn)行中間焊接載體介質(zhì) 焊料電鍍；將上述硬質(zhì)合金刀具頭部和刀具柄部，放置在電子束焊機(jī)相對(duì)移動(dòng)的兩個(gè)工裝 夾具中；在真空狀態(tài)下作業(yè)，將電子槍發(fā)射電子束對(duì)準(zhǔn)刀具柄部圓柱匙孔位置處的外圓，對(duì) 要焊接的區(qū)域段，進(jìn)行旋轉(zhuǎn)加熱掃描，但不對(duì)硬質(zhì)合金棒進(jìn)行掃描加熱；調(diào)整電子束聚焦焊 接狀態(tài)，對(duì)匙孔中心焊劑介質(zhì)進(jìn)行熔透加熱，用計(jì)算機(jī)控制焊接參數(shù)，定量地施加電子束焊 能量；利用與旋轉(zhuǎn)電機(jī)相連的旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)，將一端硬質(zhì)合金柱形凸臺(tái)逐漸旋入另一端刀柄 鋼體的匙孔中，直至柱形凸臺(tái)與柄部匙孔完全接觸配合，電子束掃描攪拌程序進(jìn)入冷卻凝 固階段。本發(fā)明相比于現(xiàn)有技術(shù)具有如下有益效果。本發(fā)明充分利用刀具結(jié)構(gòu)特色，用主體堅(jiān)硬的硬質(zhì)合金材質(zhì)制造刀具前端刀具頭 部，用堅(jiān)硬度小一些，通常較便宜的材料制造刀具后部主體刀柄。將上述兩者通過(guò)中間焊劑 介質(zhì)有機(jī)的連接，有效延長(zhǎng)硬質(zhì)合金棒材的使用長(zhǎng)度，保持原有刀具功能本性不降低和刀 具的特別性質(zhì)，降低刀具整體合金含量和幾何重量，焊接后刀具主體頭部所用硬質(zhì)合金材 質(zhì)(棒材)僅占原來(lái)刀具(棒材)體積30% 50%，從而整體硬質(zhì)合金刀具的硬質(zhì)合金貴 重金屬使用，減小了刀具總體費(fèi)用成本。即便是新的整體硬質(zhì)合金棒材，利用本方法，也是 一種節(jié)約降低成本的策略。本發(fā)明利用電子束焊精準(zhǔn)，焊接能量密度極高，容易實(shí)現(xiàn)金屬材料層深透焊接的 焊接工藝，利用中間焊接載體介質(zhì)的介入方式，焊接兩種金相不同材質(zhì)，將按常規(guī)材質(zhì)類形 差異大的材質(zhì)，不能直接焊接的材料可靠地連接成一個(gè)完整的整體，很好地解決了異種材 料在焊接中出現(xiàn)的兩種材質(zhì)冶金不相容和性能差異問(wèn)題。同時(shí)電子束焊的穿透性能在真空 條件下焊接，焊縫清潔度高，熔劑中雖含有揮發(fā)成份，但氣體污染極低。定量地施加電子束 焊能量，使熱量在焊層的厚度方面上分布很均勻，刀柄基體金屬熔融很少，只對(duì)焊劑介質(zhì)進(jìn) 行熔化，從而避免了硬質(zhì)合金熱裂紋和刀體的變形。許多操作工步在機(jī)械設(shè)備中一次操作 完成，并能有效保護(hù)刀柄強(qiáng)度性能。可以方便地進(jìn)行掃描、偏轉(zhuǎn)、跟蹤等，易于焊接過(guò)程的自 動(dòng)化，并且通過(guò)電子束掃描熔池可以消除缺陷，提高接頭質(zhì)量。束焊接接頭的抗裂性能要比 采用傳統(tǒng)焊接方法的焊接接頭高很多，一般要比火焰釬焊、高頻釬焊焊縫高出1 1.5倍。 值得一提的是，整個(gè)焊接進(jìn)程中沒(méi)有對(duì)硬質(zhì)合金棒進(jìn)行加熱掃描，避免了硬質(zhì)合金熱應(yīng)力集中現(xiàn)象。因加熱溫度沒(méi)有達(dá)到鋼件退火點(diǎn)鋼件機(jī)械強(qiáng)度沒(méi)有發(fā)生變化?；鹧驸F焊和高頻 釬焊中出現(xiàn)的缺點(diǎn)在“焊料電鍍、電子束掃描攪拌焊接方式”中都避免了。采用的計(jì)算機(jī)控制焊接工藝參數(shù)精確性、重復(fù)性、穩(wěn)定性強(qiáng)。焊接速度快，效率高。 焊接熱影響區(qū)小，可控制加熱區(qū)域位置，狀態(tài)加工溫度均勻。焊接殘余變形小，原材質(zhì)組織 性能不發(fā)生變化。在真空中焊接，不產(chǎn)生氧化、氣泡、砂眼等缺陷。沒(méi)有人為直接干涉現(xiàn)象， 一切操作過(guò)程都在機(jī)械控制之下完成，在焊接質(zhì)量穩(wěn)定，一次合格率高。焊后直接出爐，無(wú) 需保溫。焊接處溫度電子束聚焦點(diǎn)位置深度，可在試驗(yàn)時(shí)預(yù)先得知，從而將電子束焊接狀 態(tài)調(diào)整到最佳狀況。焊后不需要進(jìn)行焊縫表面處理和加工，大大減少機(jī)加工工作量。


圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的示意圖。圖中1刀具端面，2刀具刃口，3硬質(zhì)合金主體(刀具頭部主體)，4中間焊接介質(zhì)， 5鋼體刀具(刀具柄部主體)，6柱形凸臺(tái)，7刀柄鋼體匙孔。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本專利進(jìn)行詳細(xì)描述。由于硬質(zhì)合金棒材屬于焊接差異大的材質(zhì)，無(wú)論在冶金制造方式、金相組織結(jié)構(gòu) 等方面與一般鋼有著本質(zhì)區(qū)別。但硬質(zhì)合金和普通鋼在電鍍方面都是導(dǎo)體，在分子親和方 面都良好，因此在兩種材料接觸結(jié)合面處進(jìn)行焊料電鍍。兩種材料接觸結(jié)合面都有相同的 中間焊接載體介質(zhì)，分子之間親和力好，便于焊接。中間焊接載體介質(zhì)可以是銀、銅、一切可 焊焊料。雖然被焊接對(duì)象與前述火焰釬焊、高頻釬焊材質(zhì)沒(méi)有變化，但中間焊接載體介質(zhì) 的介入方式發(fā)生了根本變化，因此操作本質(zhì)、工藝路線也就發(fā)生了根本的變化。在圖1中，刀具分為刀具頭部主體和刀具柄部主體兩大部分。刀具頭部的刀具端 面1切削刃部是用于機(jī)械加工切削的刀具刃口 2。刀具后半部分刀柄是用于與機(jī)械加工設(shè) 備連接、傳遞動(dòng)力的刀具柄部主體。硬質(zhì)合金基體3 (棒材)位于刀具的前端部分是形成主 切削刃載體，在刀具頭部主體后端面上制有硬質(zhì)合金柱形凸臺(tái)6 ；刀柄鋼體5位于刀具后半 部分是形成柄部基準(zhǔn)的基體，在刀具柄部主體的前端，制有與柱形凸臺(tái)6有機(jī)結(jié)合的刀柄 鋼體匙孔7。硬質(zhì)合金基體3和刀柄鋼體5通過(guò)中間介質(zhì)4焊接有機(jī)結(jié)合，形成硬質(zhì)合金刀 具的框架。在焊接前應(yīng)對(duì)硬質(zhì)合金柱形凸臺(tái)6和刀柄鋼體匙孔7進(jìn)行焊料電鍍。硬質(zhì)合金 棒的電鍍位置是凸臺(tái)階區(qū)；刀柄電鍍區(qū)域是凹槽的匙孔(內(nèi)孔)。上述硬質(zhì)合金柱形凸臺(tái)6 可以但不限于是圖中所示的硬質(zhì)合金凸圓臺(tái)，它還可以是矩形、多邊形的硬合金柱體凸臺(tái)， 刀柄鋼體匙孔7與之對(duì)應(yīng)。硬質(zhì)合金形成硬質(zhì)合金柱形凸臺(tái)6與刀柄鋼體圓柱匙孔7軸線 同心。在焊接前進(jìn)行焊料電鍍。它們之間相互關(guān)連、相互對(duì)應(yīng)。因?yàn)槎嗣娼佑|部位存在間 隙，零件配合過(guò)松卻會(huì)造成焊接變形即軸線不同心，應(yīng)控制機(jī)械加工公差配合，保證零件焊 接前的精度，以確保焊后裝配精度。在掃描攪拌熔焊接之前，將硬質(zhì)合金棒材3 —端用機(jī)械加工方式磨制出一個(gè)圓柱 凸臺(tái)形狀。為機(jī)械加工提供軸徑基準(zhǔn)尺寸依據(jù)，該段凸臺(tái)階軸線與棒材的軸線同心度必須一致。
為提高材料綜合機(jī)械性能強(qiáng)度，電子束焊前，先刀柄鋼體5進(jìn)行淬火熱處理，以提 高柄部的基本強(qiáng)度和韌性。并將刀柄端加工成圓柱匙孔形狀。電子束焊時(shí)，零件焊接部位清潔度要求較高，刀具焊接接頭要進(jìn)行清洗。將焊接面 油、銹、氧化物及其它雜質(zhì)清除干凈，可用機(jī)械方式清洗。電子束掃描攪拌焊是通過(guò)下述裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)。電子束焊機(jī)由電子槍，高壓電源，真空機(jī)器，真空焊接室，電氣控制系統(tǒng)，工裝夾具 與工作臺(tái)行走系統(tǒng)等部分組成。電子槍位于低真空工作室上方，工件裝在旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)上， 旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)與旋轉(zhuǎn)電機(jī)聯(lián)接，上工作臺(tái)夾持硬質(zhì)合金棒，下工作臺(tái)放置柄部，并使凹槽口向 上。換句話說(shuō)，放置在電子束焊機(jī)中的刀具柄部匙孔凹榫結(jié)構(gòu)向上，以用于承接焊劑。將刀具頭部主體和刀具柄部分別放置電子束焊機(jī)兩個(gè)工裝夾具中，其工作臺(tái)裝置 可相對(duì)移動(dòng)。電子束焊機(jī)開始在真空狀態(tài)下作業(yè)，將電子槍發(fā)射出電子束對(duì)準(zhǔn)柄部圓柱匙 孔的外圓加熱區(qū)域，即要對(duì)焊接的區(qū)域段進(jìn)行旋轉(zhuǎn)加熱掃描，但不對(duì)硬質(zhì)合金棒進(jìn)行掃描 加熱。實(shí)際加熱目標(biāo)是匙孔中的焊劑介質(zhì)，對(duì)柄部對(duì)焊區(qū)域段加熱時(shí)，控制溫度的最高點(diǎn)， 不許達(dá)到鋼體的退火狀態(tài)溫度，鋼體對(duì)焊后，焊接處基體強(qiáng)度不降低。電子束可選擇加熱區(qū) 域，調(diào)整電子束聚焦焊接狀態(tài)。機(jī)械機(jī)構(gòu)可作上下加旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，通過(guò)計(jì)算機(jī)控制焊接參數(shù)， 使加熱區(qū)溫度達(dá)到所需溶點(diǎn)，使掃描攪拌的焊劑介質(zhì)熔化點(diǎn)恒溫保持不變，定量地施加電 子束焊能量；利用與旋轉(zhuǎn)電機(jī)聯(lián)相連的旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)，使硬質(zhì)合金圓柱凸臺(tái)一端逐漸旋入另 一端刀柄鋼體匙孔，等到柱形凸臺(tái)與柄部匙孔完全接觸配合，電子束掃描攪拌程序進(jìn)入冷 卻凝固階段。電子束掃描攪拌焊，在真空環(huán)境下以高速、密集的電子束流轟擊焊件，將電子 動(dòng)能、迅速轉(zhuǎn)變成熱能，熔化焊劑金屬。電子束會(huì)聚的高速電子流轟擊工件接縫處，局部加 熱將焊接接頭焊劑熔化，并形成共同的熔池，當(dāng)焊劑冷卻結(jié)晶形成牢固接頭，工件焊接成雙 金屬結(jié)構(gòu)的整體刀桿，完成焊接工藝。
權(quán)利要求
一種延長(zhǎng)雙金屬結(jié)構(gòu)硬質(zhì)合金刀具的焊接方法，包括如下步驟并具有如下技術(shù)特征首先將刀具分為刀具頭部主體和刀具柄部主體兩大部分，分別在刀具頭部主體后端面上制出硬質(zhì)合金柱形凸臺(tái)，在刀具柄部主體的前端制出與所述柱形凸臺(tái)有機(jī)結(jié)合的刀柄鋼體匙孔；在焊接前，對(duì)所述硬質(zhì)合金柱形凸臺(tái)和刀柄鋼體匙孔進(jìn)行中間焊接載體介質(zhì)焊料電鍍；將上述硬質(zhì)合金刀具頭部和刀具柄部，放置在電子束焊機(jī)相對(duì)移動(dòng)的兩個(gè)工裝夾具中；在真空狀態(tài)下作業(yè)，將電子槍發(fā)射電子束對(duì)準(zhǔn)刀具柄部圓柱匙孔位置處的外圓，對(duì)要焊接的區(qū)域段進(jìn)行旋轉(zhuǎn)加熱掃描，但不對(duì)硬質(zhì)合金棒進(jìn)行掃描加熱；調(diào)整電子束聚焦焊接狀態(tài)，對(duì)匙孔中心焊劑介質(zhì)進(jìn)行熔透加熱，用計(jì)算機(jī)控制焊接參數(shù)，定量地施加電子束焊能量；利用與旋轉(zhuǎn)電機(jī)相連的旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)，將一端硬質(zhì)合金柱形凸臺(tái)逐漸旋入另一端刀柄鋼體的匙孔中，直至柱形凸臺(tái)與柄部匙孔完全接觸配合，電子束掃描攪拌程序進(jìn)入冷卻凝固階段。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的延長(zhǎng)雙金屬結(jié)構(gòu)硬質(zhì)合金刀具的焊接方法，其特征在于，所 述硬質(zhì)合金柱形凸臺(tái)(6)與刀柄鋼體圓柱匙孔(7)軸線同心。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的延長(zhǎng)雙金屬結(jié)構(gòu)硬質(zhì)合金刀具的焊接方法，其特征在于，所 述的中間焊接載體介質(zhì)是銀、銅或其它可焊焊料。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的延長(zhǎng)雙金屬結(jié)構(gòu)硬質(zhì)合金刀具的焊接方法，其特征在于，所 述的硬質(zhì)合金柱形凸臺(tái)(6)是凸圓臺(tái)或矩形體臺(tái)、多邊形的柱體凸臺(tái)；與其配合的柄部結(jié) 構(gòu)相互對(duì)應(yīng)，呈現(xiàn)凹陷狀態(tài)，榫卯配合。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的延長(zhǎng)雙金屬結(jié)構(gòu)硬質(zhì)合金刀具的焊接方法，其特征在于，放 置在電子束焊機(jī)中的刀具柄部匙孔凹榫結(jié)構(gòu)向上，以用于承接焊劑。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的延長(zhǎng)雙金屬結(jié)構(gòu)硬質(zhì)合金刀具的焊接方法，其特征在于，對(duì) 柄部對(duì)焊區(qū)域段加熱，溫度控制最高點(diǎn)，不許達(dá)到鋼體的退火狀態(tài)溫度，鋼體對(duì)焊后，焊接 處基體強(qiáng)度不降低。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的延長(zhǎng)雙金屬結(jié)構(gòu)硬質(zhì)合金刀具的焊接方法，其特征在于，電 子束焊前，先對(duì)刀柄鋼體(5)進(jìn)行淬火熱處理，以提高柄部的基本強(qiáng)度和韌性。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的延長(zhǎng)雙金屬結(jié)構(gòu)硬質(zhì)合金刀具的焊接方法，其特征在于，電 子束焊前，將焊接面油、銹、氧化物及其它雜質(zhì)清除干凈。
全文摘要
本發(fā)明公開的一種延長(zhǎng)雙金屬結(jié)構(gòu)硬質(zhì)合金刀具的焊接方法，分別在刀具頭部主體后端面上制出硬質(zhì)合金柱形凸臺(tái)，在刀具柄部主體的前端制出與所述柱形凸臺(tái)有機(jī)結(jié)合的刀柄鋼體匙孔；并對(duì)其進(jìn)行焊料電鍍；將它們放置在電子束焊機(jī)，可相對(duì)移動(dòng)的兩個(gè)工裝夾具中；在真空狀態(tài)下作業(yè)，將電子槍發(fā)射電子束對(duì)準(zhǔn)刀具柄部圓柱匙孔的外圓，對(duì)匙孔中心焊劑介質(zhì)進(jìn)行熔透加熱，利用與旋轉(zhuǎn)電機(jī)聯(lián)相連的旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)，將柱形凸臺(tái)與柄部匙孔完全接觸配合，直至電子束掃描攪拌程序進(jìn)入冷卻凝固。本發(fā)明利用中間焊接載體介質(zhì)的介入方式，將常規(guī)類形差異大的結(jié)構(gòu)零件，原來(lái)不能直接焊接的材料可靠地連接成一個(gè)完整的整體，很好地解決了焊接中兩種材質(zhì)冶金不相容和性能差異問(wèn)題。
文檔編號(hào)B23K15/06GK101890571SQ20101023552
公開日2010年11月24日 申請(qǐng)日期2010年7月26日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月26日
發(fā)明者張青莆, 李艽 申請(qǐng)人:李艽