硬质合金与钢真空钎焊

SIMUWU高温真空钎焊炉用途:主要用于不锈钢、钛合金、硬质合金、有色金属等材料的真空钎焊工艺,也适用于工具钢、模具钢等金属材料的气淬、退火及真空烧结等热处理工艺。

设备主要特点:加热采用多段控温的方式加热,能够保证温区内良好的温度均匀性。在真空状态下加热可以去除工件表面油脂及氧化膜等,因而零件表面光亮度高。不需要钎剂,无需焊后清洗。

将硬质合金钎焊到钢上的最佳温度控制与推荐的淬火和回火相变硬化工具钢的程序直接冲突。受控的低冷却速率对于充分降低已经很高的热引起的残余应力至关重要。通过从钎焊温度缓慢冷却到室温,通过塑性变形吸收和缓解连接伙伴的热引起的相对运动的应力圆角可以松弛 。然而,足够高的冷却速度对于提高硬度、强度和刚度以及避免钢中不希望的中间相混合物(例如珠光体或贝氏体)是必不可少的 。一般来说,钎焊硬质合金/相变硬化工具钢接头要么自由冷却 ,以受控方式冷却,冷却速度在 3 到 15 °C/min  之间,或者作者没有解决冷却阶段的温度 – 时间曲线 。重点通常放在钎焊接头的性能上,以及缺乏对理想钢热处理和性能的考虑,这为制造耐用、耐磨的硬质合金钢工具方面的进一步发展留下了空间具有平衡的接头强度和足够的机械钢性能。

1.钎焊前表面处理

钎焊前必须仔细地清除工件表面的氧化物、油脂、脏物及油漆等,因为熔化了的钎料不能润湿未经清理的零件表面,也无法填充接头间隙。有时,为厂改善母材的钎焊性以及提高钎焊接头的抗腐蚀性,钎焊前还必须将零件预先镀覆某种金属层。

(1)清除油污油污可用有机溶剂去除

常用的有机溶剂有酒精、四氯化碳、汽油、三氯化烯、二氯乙烷及三氯乙烷等。小批生产时可将零什浸在有机溶剂中清洗干净。大批生产中应用最广的是在有机溶剂的蒸汽中脱脂。此外,在热的碱溶液中清洗也可得到满意的效果。例如钢制零件可浸入70—80℃的10%苛性钠溶液中脱脂,铜和铜合金零件可在50g磷酸三钠,50g碳酸氢钠加1L水的溶液内清洗,溶液温度为60~80°C。零件的脱脂也可在洗涤剂中进行脱脂后用水仔细清洗。当零件表面能完全被水润湿时,表明表面油脂已去除干净。对于形状复杂而数量很大的小零件,也可在专门的槽子中用超声波清洗。超声波去油效率高。

(2)清除氧化物

钎焊前,零件表面的氧化物可用机械方法、化学浸蚀法和电化学浸蚀方法进行。机械方法清理时可采用锉刀、金属刷、砂纸、砂轮、喷砂等去除零们:表面的氧化膜。其中锉刀和砂纸清理用于单件生产,清理时形成的沟槽还有利于钎料的润湿和铺展。批量生产时用砂轮、金属刷、喷砂等方法。铝和铝合金、钛合金的表面不宜用机械清理法。

(3)母材表面镀覆金属

在母材表面镀覆金属,其主要目的是改善一些材料的钎焊性,增加钎料对母材的润湿能力;防止母材与钎料相互作用对接头质量产生不良的影响,如防止产生裂纹,减少界面产生脆性金属间化合物;作为钎料层,以简化装配过程和提高生产率。

2.钎焊案例:

YT05硬质合金与40钢的真空钎焊在切削刀具焊接中常常用到。比如,硬质合金滚齿刀是齿轮生产中应用较多的一种滚齿刀。它既可加工各种齿轮,又能在加工硬齿面齿轮时,用刮削加工代替磨齿工艺。这种滚齿刀是由YT05硬质合金与40Cr中碳调质钢采用真空钎焊工艺焊接而成的。

(1)滚齿刀材质

刀体材质为40Cr钢,刀片材质为YT05硬质合金。

(2)填充材料

①钎料,选用厚度为0.2mm的片状纯铜轩料BCu(Cu99.95%),熔化温度1083℃,钎焊温度1100~1150℃。

②钎剂,选用钎剂牌号为Y11,主要成分为硼砂,熔化温度为800~1150℃。也可以选用硬钎剂QJ201,化学成分为:硼酸80%,硼砂14.5%,氟化钙5.5%;钎焊温度约850~1150℃。

3.钎焊操作要点

①将针料按齿形剪好,夹置于刀体与刀片之间。用夹具将刀片固定在刀体上,夹具与焊件的接触部位要涂以针剂,然后装入真空炉中。

②在冷态将炉内抽真空到5×10-2Pa,然后以450℃/h的速度将炉温加热到1000℃,并给炉中填充高纯氩气,保证炉内压力为2~3Pa,稳定30~40min,使刀体内外温度均匀。

③以250℃/h的速度将炉温加热到1120℃,保温15min,然后使炉温随炉内压力冷却到900℃以下;再次对炉内填充高纯氩气,使炉内压力升高到4×10Pa

④当炉温冷却到400℃以下时,加大氬气填充量,使炉内压力上升到8×10Pa,然后启动风扇搅拌氩气,当炉温冷却到65℃以下,工件出炉。

⑤滚齿刀(包括夹具)出炉后严禁碰撞,在空气中自然冷却,这时车间的环境温度不应低于零度。

⑥刀体与刀片完全冷却收缩后,慢慢拆下夹具,使夹具和滚齿刀不受损坏,然后清理全钎焊好的滚齿刀,就此完成焊接。

 

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