專利名稱：一種硬質(zhì)合金與合金鋼的釬焊/擴散焊復(fù)合焊接方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于金屬焊接技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種硬質(zhì)合金與合金鋼的釬焊/擴散焊復(fù)合焊接方法。
背景技術(shù)：
硬質(zhì)合金在切削刀具和采煤機截齒的使用都是將硬質(zhì)合金作為刀刃或齒頭，以鋼材為主的強韌綜合性能良好的材料作為刀桿或齒座。這樣的設(shè)計，一方面因為硬質(zhì)合金十分昂貴，支撐體鋼材價格低廉，可以大大減少產(chǎn)品成本。另一方面，硬而脆的硬質(zhì)合金與強韌性良好的鋼材相結(jié)合，可以獲得良好的綜合機械性能，提高產(chǎn)品質(zhì)量。針對切削刀具和截齒的失效分析得知如果焊接質(zhì)量不好、工藝不當(dāng)，使用時刀片或截齒就會脫落或破碎。經(jīng)反復(fù)試驗分析得知，刀片在使用過程中脫落，是由于刀片或截齒與刀桿施焊前未清理干凈，氧化夾雜，釬料潤濕性、力學(xué)性能較差或釬焊溫度不合適，導(dǎo)致釬焊接頭結(jié)合不好所致。刀片或截齒破碎的主要原因是刀片或截齒的膨脹系數(shù)比基座的低很多，所以在釬焊過程中會產(chǎn)生很大的殘余應(yīng)力，釬焊過程中加熱冷卻速度太快造成刀片或截齒很容易產(chǎn)生微裂紋，從而影響刀片的使用性能，使刀片在使用過程中容易發(fā)生崩刃破碎。硬質(zhì)合金本身的低韌性、低導(dǎo)熱性等物理機械性能的影響，如焊接過程中在膨脹系數(shù)大的刀體中產(chǎn)生壓應(yīng)力，膨脹系數(shù)小的硬質(zhì)合金刀片中產(chǎn)生拉應(yīng)力；焊接時的刀片和刀體同時快速加熱，急速冷卻或局部過熱而形成較大的溫差致使參殘余應(yīng)力的產(chǎn)生。因此，如何避免產(chǎn)生焊接裂紋就成為刀具或截齒焊接過程中必須解決的關(guān)鍵問題。因此，為防止焊接裂紋和脫焊現(xiàn)象，研究硬質(zhì)合金刀具焊接時的焊接應(yīng)力、焊料浸潤性、焊接工藝規(guī)范等是非常必要的。真空爐焊接避免了傳統(tǒng)感應(yīng)釬焊或火焰釬焊的受熱不均勻、氧化嚴(yán)重等弊病，可發(fā)揮其焊接熱處理一體化生產(chǎn)的特點，但由于真空釬焊強度偏低，真空擴散焊接殘余應(yīng)力過大，接頭容易破壞等失效現(xiàn)象仍極其嚴(yán)重，由此而引發(fā)的設(shè)備故障、停工停產(chǎn)，造成的經(jīng)濟損失不可估量。為此，本發(fā)明采取兩者結(jié)合優(yōu)勢互補的折中方案，即將42CrMo合金鋼與YG8硬質(zhì)合金真空釬后擴散焊接，提高硬質(zhì)合金與合金鋼的釬焊接頭強度，進而延長切削刀具和采煤機截齒的使用壽命，對煤礦、機械等領(lǐng)域高產(chǎn)、高效和安全生產(chǎn)具有十分重要的意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種硬質(zhì)合金與合金鋼的釬焊/擴散焊復(fù)合焊接方法。該方法在目前工藝相對穩(wěn)定的真空釬焊和真空擴散焊的基礎(chǔ)上進行優(yōu)化和改進，制定了 YG8硬質(zhì)合金與42CrMo合金鋼的釬焊/擴散焊復(fù)合焊接方法；該方法能夠在普通的真空釬焊爐中即可獲得YG8硬質(zhì)合金和42CrMo合金鋼的異種材料焊接接頭，該焊接接頭的焊接強度比傳統(tǒng)的釬焊結(jié)合強度高，殘余應(yīng)力比傳統(tǒng)的擴散焊接應(yīng)力小，焊接接頭平整美觀，表面光滑致密，并且在焊接過程中焊件不易氧化，變形量小，使用壽命顯著提高，是截齒和切削刀具領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)異種材料焊接的理想焊接工藝。
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是一種硬質(zhì)合金與合金鋼的釬焊/擴散焊復(fù)合焊接方法，其特征在于，該方法包括以下步驟步驟一、將YG8硬質(zhì)合金條和42CrMo合金鋼條均依次進行打磨、堿洗和酸洗處理；然后將酸洗處理后的YG8硬質(zhì)合金條置于盛裝有鎳基電鍍液的鍍槽中，以鎳條為陽極，以YG8硬質(zhì)合金條為陰極，在溫度為30°C 60°C，電流密度為3A/dm2 9A/dm2的條件下電鍍30min 120min,在YG8硬質(zhì)合金條的表面得到厚度為10 μ m 90 μ m的鎳鍍層；步驟二、將步驟一中表面鍍有鎳鍍層的YG8硬質(zhì)合金條的待焊端與經(jīng)酸洗處理后的42CrMo合金鋼條的待焊端進行搭接，并在搭接區(qū)域鋪設(shè)銅基釬料箔帶，得到整體工件；所述銅基釬料箔帶為熔化溫度為880°C 909°C的BCu58ZnMn型銅基釬料箔帶、熔化溫度為890°C 930°C的BCu57ZnMnCo型銅基釬料箔帶、熔化溫度為921°C 935°C的BCu48ZnNi_R型銅基釬料箔帶或熔化溫度為945°C 980°C的BCu74MnAlFeNi型銅基釬料箔帶；步驟三、將步驟二中所述整體工件放入真空釬焊爐中，在真空度不大于I X10_2Pa 的條件下將YG8硬質(zhì)合金條和42CrMo合金鋼條進行釬焊/擴散焊復(fù)合焊接，具體過程為步驟301、將所述整體工件以5 °C /min 20°C /min的升溫速率升至溫度為200°C 400°C后保溫O. 5h 3. 5h進行預(yù)熱處理；步驟302、將步驟301中經(jīng)預(yù)熱處理后的整體工件以5°C /min 20°C /min的升溫速率升至溫度為985°C 1060°C后保溫5min 20min，使YG8硬質(zhì)合金條和42CrMo合金鋼條進行釬焊連接；步驟303、將步驟302中釬焊連接后的YG8硬質(zhì)合金條和42CrMo合金鋼條以5°C /min 20°C /min的降溫速率降至溫度為650°C 850°C后保溫5min 60min,并在保溫過程中采用設(shè)置于真空釬焊爐中的液壓壓頭對釬焊連接后的YG8硬質(zhì)合金條和42CrMo合金鋼條施加3MPa 15MPa的載荷，使YG8硬質(zhì)合金條和42CrMo合金鋼條進行擴散焊連接；步驟304、將步驟303中擴散焊連接后的YG8硬質(zhì)合金條和42CrMo合金鋼條隨爐冷卻至溫度為250°C 380°C后保溫Ih 4h，并在隨爐冷卻至溫度為250°C 380°C的過程中，溫度每降低5°C 20°C，將液壓壓頭的載荷減小O. 5MPa 3MPa，直至載荷為零；然后繼續(xù)隨爐冷卻至25°C室溫，得到Y(jié)G8硬質(zhì)合金條和42CrMo合金鋼條的釬焊/擴散焊復(fù)合焊接接頭。上述的一種硬質(zhì)合金與合金鋼的釬焊/擴散焊復(fù)合焊接方法，其特征在于，步驟一中所述打磨的具體過程為將所述YG8硬質(zhì)合金條和所述42CrMo合金鋼條首先采用砂輪進行粗磨，然后依次采用80#、600#和1000#金相砂紙進行打磨。上述的一種硬質(zhì)合金與合金鋼的釬焊/擴散焊復(fù)合焊接方法，其特征在于，步驟一中所述鎳基電鍍液由硫酸鎳、硼酸、硫脲、十二烷基硫酸鈉和去離子水混合配制而成；所述鎳基電鍍液中硫酸鎳的濃度為170g/L 350g/L，硼酸的濃度為25g/L 60g/L，硫脲的濃度為O. lg/L lg/L，十二烷基硫酸鈉的濃度為O. 5g/L I. 5g/L。上述的一種硬質(zhì)合金與合金鋼的釬焊/擴散焊復(fù)合焊接方法，其特征在于，步驟一中所述電鍍過程中鎳條與YG8硬質(zhì)合金條之間的距離為20mm 50mm。上述的一種硬質(zhì)合金與合金鋼的釬焊/擴散焊復(fù)合焊接方法，其特征在于，步驟二中所述銅基釬料箔帶的厚度為O. Imm O. 8mm。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點
(I)本發(fā)明在目前相對穩(wěn)定的真空釬焊和真空擴散焊接的基礎(chǔ)上進行工藝的優(yōu)化和改進，探究YG8硬質(zhì)合金和42CrMo合金鋼的真空釬焊/擴散焊復(fù)合工藝參數(shù)，進而獲得結(jié)合強度優(yōu)異的異種釬焊接頭，因此可以基于現(xiàn)有設(shè)備迅速推廣。(2)本發(fā)明在釬焊/擴散焊復(fù)合焊接過程中引入鎳鍍層，能夠促進潤濕，固溶強化焊縫區(qū)域，并且殘余鎳層和釬料層能夠緩沖焊接殘余應(yīng)力，獲得的焊接接頭力學(xué)性能優(yōu)異。(3)焊接強度高本發(fā)明對釬焊接頭施壓保溫進行擴散焊接，進一步提高了焊接接頭的結(jié)合強度，采用本發(fā)明釬焊/擴散焊復(fù)合焊接后的YG8硬質(zhì)合金和42CrMo合金鋼的焊接接頭與傳統(tǒng)的釬焊方法相比焊接強度明顯提高。(4)殘余應(yīng)力小本發(fā)明在整個釬焊/擴散焊復(fù)合焊接過程中的升溫和降溫速率均較低，使金屬材料應(yīng)力得以充分釋放，最終隨爐冷卻使焊接接頭的殘余應(yīng)力??；另外，相對質(zhì)軟的釬料層及鍍鎳層的存在，進一步有效地緩沖了 YG8硬質(zhì)合金和42CrMo合金鋼之間因熱膨脹系數(shù)差異過大而形成的較大殘余應(yīng)力，對于YG8硬質(zhì)合金和42CrMo合金鋼經(jīng)釬焊/擴散焊復(fù)合焊接后得到的焊件的使用壽命顯著延長。 (5)前處理工藝簡單基于擴散焊接對金屬材料的待焊接區(qū)域的表面光潔度要求很高，而本發(fā)明的釬焊/擴散焊復(fù)合焊接工藝，因銅基釬料熔化可潤濕粗化的待焊表面而降低了對表面光潔度的要求，大大節(jié)省了工序。(6)工藝可調(diào)節(jié)本發(fā)明對于硬質(zhì)合金與普通合金，以及陶瓷與金屬等異質(zhì)材料的焊接，均可靈活調(diào)整釬焊/擴散焊復(fù)合焊接工藝進行焊接。(7)可批量化生產(chǎn)本發(fā)明工藝設(shè)計合理，可以實現(xiàn)大批量截齒和切削刀具的生產(chǎn)，顯著提高經(jīng)濟效益。下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步詳細(xì)說明。


圖I為本發(fā)明的工藝流程圖；圖2為本發(fā)明的YG8硬質(zhì)合金條與42CrMo合金鋼條進行釬焊/擴散焊復(fù)合焊接時的整體結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本發(fā)明實施例I的YG8硬質(zhì)合金條與42CrMo合金鋼條進行釬焊/擴散焊復(fù)合焊接后焊接接頭的截面金相圖；圖4為本發(fā)明實施例I至5的鎳鍍層厚度對YG8硬質(zhì)合金條與42CrMo合金鋼條進行釬焊/擴散焊復(fù)合焊接后的焊接接頭剪切強度的影響關(guān)系曲線；圖5為本發(fā)明實施例I和實施例6至8的釬焊時間對YG8硬質(zhì)合金條與42CrMo合金鋼條進行釬焊/擴散焊復(fù)合焊接后的焊接接頭剪切強度的影響關(guān)系曲線；圖6為本發(fā)明實施例I和實施例9至14的釬焊溫度對YG8硬質(zhì)合金條與42CrMo合金鋼條進行釬焊/擴散焊復(fù)合焊接后的焊接接頭剪切強度的影響關(guān)系曲線；圖7為本發(fā)明實施例I和實施例15至18的擴散焊溫度對YG8硬質(zhì)合金條與42CrMo合金鋼條進行釬焊/擴散焊復(fù)合焊接后的焊接接頭剪切強度的影響關(guān)系曲線；圖8為本發(fā)明實施例I和實施例19至21的擴散焊載荷對YG8硬質(zhì)合金條與42CrMo合金鋼條進行釬焊/擴散焊復(fù)合焊接后的焊接接頭剪切強度的影響關(guān)系曲線；圖9為本發(fā)明實施例I和實施例22至24的擴散焊時間對YG8硬質(zhì)合金條與42CrMo合金鋼條進行釬焊/擴散焊復(fù)合焊接后的焊接接頭剪切強度的影響關(guān)系曲線。附圖標(biāo)記說明I一YG8硬質(zhì)合金條；2 — 42CrMo合金鋼條；3—銅基釬料箔帶；4 一液壓壓頭。
具體實施例方式實施例I本實施例的硬質(zhì)合金與合金鋼的釬焊/擴散焊復(fù)合焊接方法包括以下步驟
步驟一、將YG8硬質(zhì)合金條I和42CrMo合金鋼條2均首先采用砂輪進行粗磨，再依次采用80#、600#和1000#金相砂紙進行打磨，然后經(jīng)過堿洗和酸洗處理；將酸洗處理后的YG8硬質(zhì)合金條I置于盛裝有鎳基電鍍液的鍍槽中，以鎳條為陽極，以YG8硬質(zhì)合金條I為陰極，在溫度為50°C，電流密度為7A/dm2，鎳條與YG8硬質(zhì)合金條I之間的距離為40mm的條件下電鍍60min，在YG8硬質(zhì)合金條I的表面得到厚度為50 μ m的鎳鍍層；所述鎳基電鍍液由硫酸鎳、硼酸、硫脲、十二烷基硫酸鈉和去離子水混合配制而成；所述鎳基電鍍液中硫酸鎳的濃度為300g/L，硼酸的濃度為40g/L，硫脲的濃度為O. 5g/L，十二烷基硫酸鈉的濃度為 lg/L ；步驟二、將步驟一中表面鍍有鎳鍍層的YG8硬質(zhì)合金條I的待焊端與經(jīng)酸洗處理后的42CrMo合金鋼條2的待焊端進行搭接，并在搭接區(qū)域鋪設(shè)一張厚度為O. 3mm的銅基釬料箔帶3，得到整體工件；所述銅基釬料箔帶3為熔化溫度為921°C 935°C的BCu48ZnNi_R型銅基釬料箔帶；步驟三、將步驟二中所述整體工件放入真空釬焊爐(西安力陽焊機有限公司，ZRK-45型)中，在真空度不大于I X ICT2Pa的條件下對YG8硬質(zhì)合金條I和42CrMo合金鋼條2進行釬焊/擴散焊復(fù)合焊接，具體過程為步驟301、將所述整體工件以10°C /min的升溫速率升至溫度為350°C后保溫Ih進行預(yù)熱處理；步驟302、將步驟301中經(jīng)預(yù)熱處理后的整體工件以10°C /min的升溫速率升至溫度為1050°C后保溫lOmin，使YG8硬質(zhì)合金條I和42CrMo合金鋼條2進行釬焊連接；步驟303、將步驟302中釬焊連接后的YG8硬質(zhì)合金條I和42CrMo合金鋼條2以IO0C /min的降溫速率降至溫度為750°C后保溫45min，并在保溫過程中采用設(shè)置于真空釬焊爐中的液壓壓頭4對釬焊連接后的YG8硬質(zhì)合金條I和42CrMo合金鋼條2施加12MPa的載荷，使YG8硬質(zhì)合金條I和42CrMo合金鋼條2進行擴散焊連接；步驟304、將步驟303中擴散焊連接后的YG8硬質(zhì)合金條I和42CrMo合金鋼條2隨爐冷卻至溫度為350°C后保溫3h，并在隨爐冷卻至溫度為350°C的過程中，溫度每降低10°C，將液壓壓頭4的載荷減小IMPa，直至載荷為零；然后繼續(xù)隨爐冷卻至25°C室溫，得到Y(jié)G8硬質(zhì)合金條I和42CrMo合金鋼條2的釬焊/擴散焊復(fù)合焊接接頭。圖3為本實施例的YG8硬質(zhì)合金條與42CrMo合金鋼條進行釬焊/擴散焊復(fù)合焊接后焊接接頭的截面金相圖，從圖中可以看出，本實施例的YG8硬質(zhì)合金條和42CrMo合金鋼條經(jīng)釬焊/擴散焊復(fù)合焊接后的焊縫均勻，結(jié)合面無明顯裂紋、夾雜氣孔等缺陷，殘余中間層厚度約為75 μ m ;采用維氏顯微硬度計對焊接接頭進行硬度測試，硬度測試使用金剛石壓頭，測試載荷為lOOgf，測試時間為6s ;在金相圖中得到菱形壓痕(如圖中標(biāo)記a至f所示)。焊縫不同區(qū)域的顯微硬度值分別為1515HV (標(biāo)記a)，1368HV (標(biāo)記b)，200HV (標(biāo)記c)，237HV (標(biāo)記d)，221HV (標(biāo)記e)，278HV (標(biāo)記f )，焊縫硬度接近42CrMo合金鋼的顯微硬度，說明采用本發(fā)明釬焊/擴散焊復(fù)合焊接后的YG8硬質(zhì)合金和42CrMo合金鋼的焊縫均勻，焊接強度高。實施例2本實施例的硬質(zhì)合金與合金鋼的釬焊/擴散焊復(fù)合焊接方法與實施例I相同，其中不同之處在于，步驟一中所述電鍍的時間為30min，鎳鍍層的厚度為10 μ m。實施例3本實施例的硬質(zhì)合金與合金鋼的釬焊/擴散焊復(fù)合焊接方法與實施例I相同，其中不同之處在于，步驟一中所述電鍍的時間為45min，鎳鍍層的厚度為30 μ m。
實施例4本實施例的硬質(zhì)合金與合金鋼的釬焊/擴散焊復(fù)合焊接方法與實施例I相同，其中不同之處在于，步驟一中所述電鍍的時間為90min，鎳鍍層的厚度為70 μ m。實施例5本實施例的硬質(zhì)合金與合金鋼的釬焊/擴散焊復(fù)合焊接方法與實施例I相同，其中不同之處在于，步驟一中所述電鍍的時間為120min，鎳鍍層的厚度為90 μ m。圖4為本發(fā)明實施例I至5的鎳鍍層厚度對YG8硬質(zhì)合金條與42CrMo合金鋼條進行釬焊/擴散焊復(fù)合焊接后的焊接接頭剪切強度的影響關(guān)系曲線，由圖可知，由圖可知，隨著鎳鍍層的增加，焊接接頭的剪切強度先增加后減少，當(dāng)鎳鍍層的厚度為50 μ m時，焊接接頭的剪切強度可高達381MPa。實施例6本實施例的硬質(zhì)合金與合金鋼的釬焊/擴散焊復(fù)合焊接方法與實施例I相同，其中不同之處在于，步驟302中所述保溫的時間即釬焊時間為5min。實施例7本實施例的硬質(zhì)合金與合金鋼的釬焊/擴散焊復(fù)合焊接方法與實施例I相同，其中不同之處在于，步驟302中所述保溫的時間即釬焊時間為15min。實施例8本實施例的硬質(zhì)合金與合金鋼的釬焊/擴散焊復(fù)合焊接方法與實施例I相同，其中不同之處在于，步驟302中所述保溫的時間即釬焊時間為20min。圖5為實施例I和實施例6至8的釬焊時間對YG8硬質(zhì)合金條與42CrMo合金鋼條進行釬焊/擴散焊復(fù)合焊接后的焊接接頭剪切強度的影響關(guān)系曲線，由圖可知，隨著釬焊時間的增加，焊接接頭的剪切強度先增加后減少，在釬焊時間為15min時達到最佳值。實施例9本實施例的硬質(zhì)合金與合金鋼的釬焊/擴散焊復(fù)合焊接方法與實施例I相同，其中不同之處在于，步驟302中所述保溫的溫度即釬焊溫度為985°C。實施例10本實施例的硬質(zhì)合金與合金鋼的釬焊/擴散焊復(fù)合焊接方法與實施例I相同，其中不同之處在于，步驟302中所述保溫的溫度即釬焊溫度為1000°C。
實施例11本實施例的硬質(zhì)合金與合金鋼的釬焊/擴散焊復(fù)合焊接方法與實施例I相同，其中不同之處在于，步驟302中所述保溫的溫度即釬焊溫度為1015°C。實施例12本實施例的硬質(zhì)合金與合金鋼的釬焊/擴散焊復(fù)合焊接方法與實施例I相同，其中不同之處在于，步驟302中所述保溫的溫度即釬焊溫度為1030°C。實施例13本實施例的硬質(zhì)合金與合金鋼的釬焊/擴散焊復(fù)合焊接方法與實施例I相同，其中不同之處在于，步驟302中所述保溫的溫度即釬焊溫度為1045°C。實施例14 本實施例的硬質(zhì)合金與合金鋼的釬焊/擴散焊復(fù)合焊接方法與實施例I相同，其中不同之處在于，步驟302中所述保溫的溫度即釬焊溫度為1060°C。圖6為實施例I與實施例9至14的釬焊溫度對YG8硬質(zhì)合金條與42CrMo合金鋼條進行釬焊/擴散焊復(fù)合焊接后的焊接接頭剪切強度的影響關(guān)系曲線，由圖可知，隨著釬焊溫度的升高，焊接接頭的剪切強度先增加后減少，在釬焊溫度為1050°C時達到最佳值。實施例15本實施例的硬質(zhì)合金與合金鋼的釬焊/擴散焊復(fù)合焊接方法與實施例I相同，其中不同之處在于，步驟303中所述保溫的溫度即擴散焊溫度為650°C。實施例16本實施例的硬質(zhì)合金與合金鋼的釬焊/擴散焊復(fù)合焊接方法與實施例I相同，其中不同之處在于，步驟303中所述保溫的溫度即擴散焊溫度為700°C。實施例17本實施例的硬質(zhì)合金與合金鋼的釬焊/擴散焊復(fù)合焊接方法與實施例I相同，其中不同之處在于，步驟303中所述保溫的溫度即擴散焊溫度為800°C。實施例18本實施例的硬質(zhì)合金與合金鋼的釬焊/擴散焊復(fù)合焊接方法與實施例I相同，其中不同之處在于，步驟303中所述保溫的溫度即擴散焊溫度為850°C。圖7為實施例I和實施例15至18的擴散焊溫度對YG8硬質(zhì)合金條與42CrMo合金鋼條進行釬焊/擴散焊復(fù)合焊接后的焊接接頭剪切強度的影響關(guān)系曲線，由圖可知，隨著擴散焊溫度的升高，焊接接頭的剪切強度先增加后減少，在擴散焊溫度為750°C時達到最佳值。實施例19本實施例的硬質(zhì)合金與合金鋼的釬焊/擴散焊復(fù)合焊接方法與實施例I相同，其中不同之處在于，步驟303中所述施加的載荷即擴散焊載荷為6MPa。實施例20本實施例的硬質(zhì)合金與合金鋼的釬焊/擴散焊復(fù)合焊接方法與實施例I相同，其中不同之處在于，步驟303中所述施加的載荷即擴散焊載荷為9MPa。實施例21本實施例的硬質(zhì)合金與合金鋼的釬焊/擴散焊復(fù)合焊接方法與實施例I相同，其中不同之處在于，步驟303中所述施加的載荷即擴散焊載荷為15MPa。圖8為實施例I和實施例19至21的擴散焊載荷對YG8硬質(zhì)合金條與42CrMo合金鋼條進行釬焊/擴散焊復(fù)合焊接后的焊接接頭剪切強度的影響關(guān)系曲線，由圖可知，隨著擴散焊載荷的增加，焊接接頭的剪切強度先增加后減少，在擴散焊載荷為12MPa時達到
最佳值。實施例22本實施例的硬質(zhì)合金與合金鋼的釬焊/擴散焊復(fù)合焊接方法與實施例I相同，其中不同之處在于，步驟303中所述保溫的時間即擴散焊時間為15min。實施例23本實施例的硬質(zhì)合金與合金鋼的釬焊/擴散焊復(fù)合焊接方法與實施例I相同，其 中不同之處在于，步驟303中所述保溫的時間即擴散焊時間為30min。實施例24本實施例的硬質(zhì)合金與合金鋼的釬焊/擴散焊復(fù)合焊接方法與實施例I相同，其中不同之處在于，步驟303中所述保溫的時間即擴散焊時間為60min。圖9為實施例I和實施例22至24的擴散焊時間對YG8硬質(zhì)合金條與42CrMo合金鋼條進行釬焊/擴散焊復(fù)合焊接后的焊接接頭剪切強度的影響關(guān)系曲線，由圖可知，隨著擴散焊時間的增加，焊接接頭的剪切強度先增加后減少，在擴散焊時間為45min時達到最佳值38 IMPa。實施例25本實施例的硬質(zhì)合金與合金鋼的釬焊/擴散焊復(fù)合焊接方法包括以下步驟步驟一、將YG8硬質(zhì)合金條I和42CrMo合金鋼條2均采用砂輪進行粗磨，再依次采用80#、600#和1000#金相砂紙進行打磨，然后經(jīng)過堿洗和酸洗處理；將酸洗處理后的YG8硬質(zhì)合金條I置于盛裝有鎳基電鍍液的鍍槽中，以鎳條為陽極，以YG8硬質(zhì)合金條I為陰極，在溫度為30°C，電流密度為3A/dm2，鎳條與YG8硬質(zhì)合金條I之間的距離為20mm的條件下電鍍30min，在YG8硬質(zhì)合金條I的表面得到厚度為10 μ m的鎳鍍層；所述鎳基電鍍液由硫酸鎳、硼酸、硫脲、十二烷基硫酸鈉和去離子水混合配制而成；所述鎳基電鍍液中硫酸鎳的濃度為170g/L，硼酸的濃度為25g/L，硫脲的濃度為O. lg/L，十二烷基硫酸鈉的濃度為O. 5g/L ；步驟二、將步驟一中表面鍍有鎳鍍層的YG8硬質(zhì)合金條I的待焊端與經(jīng)酸洗處理后的42CrMo合金鋼條2的待焊端進行搭接，并在搭接區(qū)域鋪設(shè)一張厚度為O. Imm的銅基釬料箔帶3，得到整體工件；所述銅基釬料箔帶3為熔化溫度為880°C 909°C的BCu58ZnMn型銅基釬料箔帶；步驟三、將步驟二中所述整體工件放入真空釬焊爐(西安力陽焊機有限公司，ZRK-45型)中，在真空度不大于I X ICT2Pa的條件下對YG8硬質(zhì)合金條I和42CrMo合金鋼條2進行釬焊/擴散焊復(fù)合焊接，具體過程為步驟301、將所述整體工件以5°C /min的升溫速率升至溫度為200°C后保溫O. 5h進行預(yù)熱處理；步驟302、將步驟301中經(jīng)預(yù)熱處理后的整體工件以5°C /min的升溫速率升至溫度為985°C后保溫5min，使YG8硬質(zhì)合金條I和42CrMo合金鋼條2進行釬焊連接；
步驟303、將步驟302中釬焊連接后的YG8硬質(zhì)合金條I和42CrMo合金鋼條2以5°C /min的降溫速率降至溫度為650°C后保溫5min，并在保溫過程中采用設(shè)置于真空釬焊爐中的液壓壓頭4對釬焊連接后的YG8硬質(zhì)合金條I和42CrMo合金鋼條2施加3MPa的載荷，使YG8硬質(zhì)合金條I和42CrMo合金鋼條2進行擴散焊連接；步驟304、將步驟303中擴散焊連接后的YG8硬質(zhì)合金條I和42CrMo合金鋼條2隨爐冷卻至溫度為250°C后保溫lh，并在隨爐冷卻至250°C的過程中，溫度每降低5°C，將液壓壓頭4的載荷減小O. 5MPa，直至載荷為零；然后繼續(xù)隨爐冷卻至25°C室溫，得到Y(jié)G8硬質(zhì)合金條I與42CrMo合金鋼條2的釬焊/擴散焊復(fù)合焊接接頭。實施例26本實施例的硬質(zhì)合金與合金鋼的釬焊/擴散焊復(fù)合焊接方法包括以下步驟步驟一、將YG8硬質(zhì)合金條I和42CrMo合金鋼條2均首先采用砂輪進行粗磨，再依次采用80#、600#和1000#金相砂紙進行打磨，然后經(jīng)過堿洗和酸洗處理；將酸洗處理后 的YG8硬質(zhì)合金條I置于盛裝有鎳基電鍍液的鍍槽中，以鎳條為陽極，以YG8硬質(zhì)合金條I為陰極，在溫度為60°C，電流密度為9A/dm2，鎳條與YG8硬質(zhì)合金條I之間的距離為50mm的條件下電鍍120min，在YG8硬質(zhì)合金條I的表面得到厚度為90 μ m的鎳鍍層；所述鎳基電鍍液由硫酸鎳、硼酸、硫脲、十二烷基硫酸鈉和去離子水混合配制而成；所述鎳基電鍍液中硫酸鎳的濃度為350g/L，硼酸的濃度為60g/L，硫脲的濃度為lg/L，十二烷基硫酸鈉的濃度為 I. 5g/L ；步驟二、將步驟一中表面鍍有鎳鍍層的YG8硬質(zhì)合金條I的待焊端與經(jīng)酸洗處理后的42CrMo合金鋼條2的待焊端進行搭接，并在搭接區(qū)域鋪設(shè)一張厚度為O. 8mm的銅基釬料箔帶3，得到整體工件；所述銅基釬料箔帶3為熔化溫度為945°C 980°C的BCu74MnAlFeNi型銅基釬料箔帶；步驟三、將步驟二中所述整體工件放入真空釬焊爐(西安力陽焊機有限公司，ZRK-45型)中，在真空度不大于I X ICT2Pa的條件下對YG8硬質(zhì)合金條I和42CrMo合金鋼條2進行釬焊/擴散焊復(fù)合焊接，具體過程為步驟301、將所述整體工件以20°C /min的升溫速率升至溫度為400°C后保溫3. 5h進行預(yù)熱處理；步驟302、將步驟301中經(jīng)預(yù)熱處理后的整體工件以20°C /min的升溫速率升至溫度為1060°C后保溫20min，使YG8硬質(zhì)合金條I和42CrMo合金鋼條2進行釬焊連接；步驟303、將步驟302中釬焊連接后的YG8硬質(zhì)合金條I和42CrMo合金鋼條2以200C /min的降溫速率降至溫度為850°C后保溫60min，并在保溫過程中采用設(shè)置于真空釬焊爐中的液壓壓頭4對釬焊連接后的YG8硬質(zhì)合金條I和42CrMo合金鋼條2施加15MPa的載荷，使YG8硬質(zhì)合金條I和42CrMo合金鋼條2進行擴散焊連接；步驟304、將步驟303中擴散焊連接后的YG8硬質(zhì)合金條I和42CrMo合金鋼條2隨爐冷卻至溫度為380°C后保溫4h，并在隨爐冷卻過程中，溫度每降低20°C，將液壓壓頭4的載荷減小3MPa，直至載荷為零；然后繼續(xù)隨爐冷卻至25°C室溫，得到Y(jié)G8硬質(zhì)合金條I與42CrMo合金鋼條2的釬焊/擴散焊復(fù)合焊接接頭。實施例27本實施例的硬質(zhì)合金與合金鋼的釬焊/擴散焊復(fù)合焊接方法包括以下步驟
步驟一、將YG8硬質(zhì)合金條I和42CrMo合金鋼條2均首先采用砂輪進行粗磨，再依次采用80#、600#和1000#金相砂紙進行打磨，然后經(jīng)過堿洗和酸洗處理；將酸洗處理后的YG8硬質(zhì)合金條I置于盛裝有鎳基電鍍液的鍍槽中，以鎳條為陽極，以YG8硬質(zhì)合金條I為陰極，在溫度為40°C，電流密度為5A/dm2，鎳條與YG8硬質(zhì)合金條I之間的距離為25mm的條件下電鍍90min，在YG8硬質(zhì)合金條I的表面得到厚度為70 μ m的鎳鍍層；所述鎳基電鍍液由硫酸鎳、硼酸、硫脲、十二烷基硫酸鈉和去離子水混合配制而成；所述鎳基電鍍液中硫酸鎳的濃度為250g/L，硼酸的濃度為45g/L，硫脲的濃度為O. 8g/L，十二烷基硫酸鈉的濃度為 I- 2g/L ；步驟二、將步驟一中表面鍍有鎳鍍層的YG8硬質(zhì)合金條I的待焊端與經(jīng)酸洗處理后的42CrMo合金鋼條2的待焊端進行搭接，并在搭接區(qū)域鋪設(shè)一張厚度為O. 3mm的銅基釬料箔帶3，得到整體工件；所述銅基釬料箔帶3為熔化溫度為890°C 930°C的BCu57ZnMnCo型銅基釬料箔帶；步驟三、將步驟二中所述整體工件放入真空釬焊爐(西安力陽焊機有限公司，ZRK-45型)中，在真空度不大于I X ICT2Pa的條件下對YG8硬質(zhì)合金條I和42CrMo合金鋼條2進行釬焊/擴散焊復(fù)合焊接，具體過程為步驟301、將所述整體工件以8°C /min的升溫速率升至溫度為300°C后保溫Ih進行預(yù)熱處理；步驟302、將步驟301中經(jīng)預(yù)熱處理后的整體工件以8°C /min的升溫速率升至溫度為1000°C后保溫8min，使YG8硬質(zhì)合金條I和42CrMo合金鋼條2進行釬焊連接；步驟303、將步驟302中釬焊連接后的YG8硬質(zhì)合金條I和42CrMo合金鋼條2以8°C /min的降溫速率降至溫度為750°C后保溫20min，并在保溫過程中采用設(shè)置于真空釬焊爐中的液壓壓頭4對釬焊連接后的YG8硬質(zhì)合金條I和42CrMo合金鋼條2施加8MPa的載荷，使YG8硬質(zhì)合金條I和42CrMo合金鋼條2進行擴散焊連接；步驟304、將步驟303中擴散焊連接后的YG8硬質(zhì)合金條I和42CrMo合金鋼條2隨爐冷卻至溫度為300°C后保溫4h，并在隨爐冷卻過程中，溫度每降低10°C，將液壓壓頭4的載荷減小2MPa，直至載荷為零；然后繼續(xù)隨爐冷卻至25°C室溫，得到Y(jié)G8硬質(zhì)合金條I與42CrMo合金鋼條2的釬焊/擴散焊復(fù)合焊接接頭。以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例，并非對本發(fā)明作任何限制。凡是根據(jù)發(fā)明技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、變更以及等效變化，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的保護范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種硬質(zhì)合金與合金鋼的釬焊/擴散焊復(fù)合焊接方法，其特征在于，該方法包括以下步驟 步驟一、將YG8硬質(zhì)合金條(I)和42CrMo合金鋼條(2)均依次進行打磨、堿洗和酸洗處理；然后將酸洗處理后的YG8硬質(zhì)合金條(I)置于盛裝有鎳基電鍍液的鍍槽中，以鎳條為陽極，以YG8硬質(zhì)合金條(I)為陰極，在溫度為30°C 60°C，電流密度為3A/dm2 9A/dm2的條件下電鍍30min 120min,在YG8硬質(zhì)合金條(I)的表面得到厚度為10 μ m 90 μ m的鎳鍍層； 步驟二、將步驟一中表面鍍有鎳鍍層的YG8硬質(zhì)合金條(I)的待焊端與經(jīng)酸洗處理后的42CrMo合金鋼條(2)的待焊端進行搭接，并在搭接區(qū)域鋪設(shè)銅基釬料箔帶(3)，得到整體工件；所述銅基釬料箔帶(3)為熔化溫度為880°C 909°C的BCu58ZnMn型銅基釬料箔帶、熔化溫度為890°C 930°C的BCu57ZnMnCo型銅基釬料箔帶、熔化溫度為921°C 935°C的BCu48ZnNi-R型銅基釬料箔帶或熔化溫度為945°C 980°C的BCu74MnAlFeNi型銅基釬料箔帶; 步驟三、將步驟二中所述整體工件放入真空釬焊爐中，在真空度不大于lX10-2Pa的條件下對YG8硬質(zhì)合金條(I)和42CrMo合金鋼條(2)進行釬焊/擴散焊復(fù)合焊接，具體過程為 步驟301、將所述整體工件以5°C /min 20°C /min的升溫速率升至溫度為200°C 400°C后保溫O. 5h 3. 5h進行預(yù)熱處理； 步驟302、將步驟301中經(jīng)預(yù)熱處理后的整體工件以5°C /min 20°C /min的升溫速率升至溫度為985°C 1060°C后保溫5min 20min，使YG8硬質(zhì)合金條(I)和42CrMo合金鋼條(2)進行釬焊連接； 步驟303、將步驟302中釬焊連接后的YG8硬質(zhì)合金條(I)和42CrMo合金鋼條(2)以50C /min 20°C /min的降溫速率降至溫度為650°C 850°C后保溫5min 60min，并在保溫過程中采用設(shè)置于真空釬焊爐中的液壓壓頭(4)對釬焊連接后的YG8硬質(zhì)合金條(I)和42CrMo合金鋼條(2)施加3MPa 15MPa的載荷，使YG8硬質(zhì)合金條(I)和42CrMo合金鋼條(2)進行擴散焊連接； 步驟304、將步驟303中擴散焊連接后的YG8硬質(zhì)合金條(I)和42CrMo合金鋼條(2)隨爐冷卻至溫度為250°C 380°C后保溫Ih 4h，并在隨爐冷卻至溫度為250°C 380°C的過程中，溫度每降低5°C 20°C，將液壓壓頭(4)的載荷減小O. 5MPa 3MPa，直至載荷為零；然后繼續(xù)隨爐冷卻至25°C室溫，得到Y(jié)G8硬質(zhì)合金條(I)與42CrMo合金鋼條(2)的釬焊/擴散焊復(fù)合焊接接頭。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種硬質(zhì)合金與合金鋼的釬焊/擴散焊復(fù)合焊接方法，其特征在于，步驟一中所述打磨的具體過程為將所述YG8硬質(zhì)合金條(I)和所述42CrMo合金鋼條(2)均首先采用砂輪進行粗磨,然后依次采用80#、600#和1000#金相砂紙進行打磨。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種硬質(zhì)合金與合金鋼的釬焊/擴散焊復(fù)合焊接方法，其特征在于，步驟一中所述鎳基電鍍液由硫酸鎳、硼酸、硫脲、十二烷基硫酸鈉和去離子水混合配制而成；所述鎳基電鍍液中硫酸鎳的濃度為170g/L 350g/L，硼酸的濃度為25g/L 60g/L,硫脲的濃度為O. lg/L lg/L,十二燒基硫酸鈉的濃度為O. 5g/L I. 5g/L。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種硬質(zhì)合金與合金鋼的釬焊/擴散焊復(fù)合焊接方法，其特征在于，步驟一中所述電鍍過程中鎳條與YG8硬質(zhì)合金條(I)之間的距離為20mm 50mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種硬質(zhì)合金與合金鋼的釬焊/擴散焊復(fù)合焊接方法，其特征在于，步驟二中所述銅基釬料箔帶(3)的厚度為O. Imm 08mm。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種硬質(zhì)合金與合金鋼的釬焊/擴散焊復(fù)合焊接方法，包括以下步驟一、將YG8硬質(zhì)合金和42CrMo合金鋼依次進行打磨、堿洗和酸洗處理；然后在YG8硬質(zhì)合金的表面電鍍一層鎳鍍層；二、將YG8硬質(zhì)合金與42CrMo合金鋼搭接，并在搭接區(qū)域鋪設(shè)銅基釬料箔帶，得到整體工件；三、將整體工件放入真空釬焊爐中進行釬焊/擴散焊復(fù)合焊接，得到Y(jié)G8硬質(zhì)合金與42CrMo合金鋼的釬焊/擴散焊復(fù)合焊接接頭。采用本發(fā)明釬焊/擴散焊復(fù)合焊接后的焊接接頭的結(jié)合強度高，殘余應(yīng)力小，表面光滑致密，平整美觀，并且焊接過程中焊件不易氧化，變形量小，使用壽命得到顯著提高，是實現(xiàn)截齒和切削刀具異種焊接的理想焊接工藝。
文檔編號B23K1/19GK102922154SQ20121050584
公開日2013年2月13日 申請日期2012年11月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月29日
發(fā)明者孫萬昌, 苗春雨 申請人:西安科技大學(xué)