CN105364244A - 一种硬质合金与不锈钢复合棒销的焊接方法 - Google Patents

Abstract

一种硬质合金与不锈钢复合棒销的焊接方法，棒销包括安装部分和工作部分两焊接部件；安装部分采用不锈钢制作，工作部分采用硬质合金材料制作，安装部分和工作部分通过焊接成为整体的棒销；所述的焊接为钎料焊，并采用交变电流的感应线圈分别加热安装部分和工作部分，钎料采用铜钎料，助焊剂采用铜气焊熔剂和不锈钢气焊熔剂混合构成的助焊剂，铜气焊熔剂和不锈钢气焊熔剂成份比按2：1-1.5配制；焊接工艺所涉及的加热温度为700-780℃。本发明采用对各种焊接材料的预加热可以减少焊接部位的应力，焊接工艺整个过程处于经过滤尘处理的环境中，能够使焊接部位不产生气泡，且该焊接工艺采用交变电流非接触式加热方式，能够有效防止焊接材料变形及破损。

Description

一种硬质合金与不锈钢复合棒销的焊接方法

技术领域

本发明涉及一种砂磨机部件产品的制作方法，特别是砂磨机的硬质合金与不锈钢复合棒销的焊接方法。主要用于制作砂磨机棒销，属粉末冶金制造技术领域。

背景技术：

随着砂磨技术的高速发展，对砂磨机性能也随之不断提高。因此对砂磨机的加工制作也变的更加精细，其要求也变得更为严格。随着砂磨机性能的提高，对其核心部件棒销的要求也越来越高。

目前用于制作砂磨机棒销的材料普遍是硬质合金材料，硬质合金是金属碳化物粉末与钴的混合物，常用的金属碳化物是碳化钨，碳化钛等。硬质合金材料的棒销，可实现对原材料的高效纳米研磨。其耐磨性和强度远远高于其它材质的棒销。也有少数采用稀有金属碳化物代替硬质合金材料作为制作棒销材料的，但因其金属为稀有金属，且价格昂贵，其应用有限。

硬质合金棒销常见的制作方式为两种：整体硬质合金和硬质合金与其它材料焊接起来上网复合结构。整体硬质合金是安装部分和工作部分为整体成型。由于硬质合金材料价格较高，加工成本高，导致棒销制作成本昂贵。棒销也可以通过将棒销的安装部分和工作部分分别采用不同材料焊接来完成棒销的制作。其中安装部分采用不锈钢，因为其不会生锈，在研磨产品过程中，不会引入杂质；工作部分采用硬质合金；用焊接的方法制作的棒销节省硬质合金材料，相应的也降低了棒销的制作成本。但是目前焊接的方法制作的棒销的硬质合金材料焊接多采用火焰钎焊法，该焊接方法温度的均匀性，升温速度难以控制，加热时会产生较大的温度梯度。而且火焰钎焊升温过快过高，极易造成钎缝氧化及焊料成份严重烧损，且局部的受热不均，产品极易炸裂和崩口；同时操作过慢或温度偏低时钎料的流动性不好，形成虚焊且焊缝内留有大量气孔和夹渣，以致严重降低焊缝强度。很有必要对此加以改进。

通过专利检索没发现有与本发明相同技术的专利文献报道，与本发明相关的主要有以下几个：

1、专利号为CN201510203922.7，名称为“多片硬质合金与长条不锈钢刀体间的高温钎焊方法”的发明专利，该专利公开了一种多片硬质合金与长条不锈钢刀体间的高温钎焊方法，将304不锈钢、硬质合金及中间夹过渡层金属的片状钎料准备好，用砂纸去除掉不锈钢刀架、硬质合金和钎料表面的氧化层，用丙酮清洁钎焊表面、钎料和过渡层合金，然后将刀架和硬质合金片待连接面都涂上钎剂，把钎料放在钢刀架和硬质合金之间，用夹具分别把每片硬质合金固定在刀架上，然后放入密闭通入工业氩气的箱式炉中加热、保温，然后随炉冷却到室温，取出工件，卸掉夹具。由于合金片多，长条状刀体焊接后由于热涨系数不同发生了弯曲变形，冷压矫正变形会压坏硬质合金片；因此把焊好的刀具加热到450℃，保温5分钟，直接取出热压消除焊接变形，得到形状规整、连接强度好的产品。

2、专利号为CN201410612089.7，名称为“在硬质合金长条薄壁件上焊接不锈钢筒形零件的工艺”的发明专利，该专利公开了一种在硬质合金长条薄壁件上焊接不锈钢筒形零件的工艺，包括：将经过预处理的硬质合金长条薄壁件放入淬火炉，随炉升温至400~450℃；将其迅速从炉中取出，把不锈钢筒形零件快速定位在待焊位置，用火焰加热，使火焰的外焰围绕不锈钢筒形零件周围做圆周运动，并且火焰要适量偏向硬质合金长条薄壁件一侧，当不锈钢筒形零件加热温度到650℃~800℃时，迅速用焊料粘焊剂溶进焊缝，保证在此温度范围焊接完毕，焊料覆满焊缝后立即停火；停火后将焊接工件立即放入350~450℃炉中回火5~8小时。

3、专利号为CN201410139226.X，名称为“超级双相不锈钢基体上堆焊Co-Cr-W硬质合金的方法”的发明专利，该专利公开了一种超级双相不锈钢基体上堆焊Co-Cr-W硬质合金的方法，该方法以超级双相不锈钢为基体材料，通过钨极氩弧焊在基体材料表面堆焊Co-Cr-W硬质合金；超级双相不锈钢成分为：Cr24-26%；Ni6-8％；Mo3-4%；N0.2-0.3%；Cu0.05-1%；W0.5-1%；C≤0.03%；Si≤1.0%；Mn≤1.0%；P≤0.03%；S≤0.01%。本发明通过研究材料特性、优化工艺参数、焊接过程质量控制，实现了在超级双相不锈钢基体上堆焊Co-Cr-W硬质合金，获得满足核电法规RCC-M标准要求的试验数据，解决了核级泵轴套基体材料在使用过程中的腐蚀问题。

上述这些专利虽说都涉及到了硬质合金与不锈钢，但是前两个专利虽也涉及到了硬质合金与不锈钢的焊接，但仍然是采取火焰钎焊法，所以前面所说的问题仍然存在，第三个专利是指在不锈钢材料上采取堆焊的方法，将硬质合金堆到不锈钢材料上，这与本发明所提出你的将不锈钢与硬质合金两部分焊接起来不是同一种内容，因此现有技术没有提出如何解决采用火焰钎焊法将硬质合金与不锈钢焊接起来所存在的问题，因此仍有必要加以改进。

发明内容

本发明的目的就是根据目前硬质合金棒销采用硬质合金与不锈钢两体结构在焊接时所存在的问题，提出一种能有效解决硬质合金与不锈钢两体结构在焊接时采用火焰钎焊法所存在问题的焊接方法。

根据上述发明目的，本发明所提出的技术方案是：一种硬质合金与不锈钢复合棒销的焊接方法，棒销包括安装部分和工作部分两焊接部件；其中，安装部分采用不锈钢制作，工作部分采用硬质合金材料制作，安装部分和工作部分通过焊接成为整体的棒销；其特征在于，所述的焊接为钎料焊，并采用交变电流的感应线圈分别加热安装部分和工作部分，钎料采用铜钎料，助焊剂采用铜气焊熔剂和不锈钢气焊熔剂混合构成的助焊剂，铜气焊熔剂和不锈钢气焊熔剂成份比按2：1-1.5配制；焊接工艺所涉及的加热温度为700-780℃。

进一步地，所述的焊接是在洁净的环境中进行的，焊接工艺均处于经于滤尘处理的空气中进行，空气过滤器采用亚高效箱式空气过滤器与袋式过滤器的中效过滤器。

进一步地，所述的工作部分在焊接前需对硬质合金进行喷砂处理，除去硬质合金钎焊面氧化层。

进一步地，所述的安装部分在焊接前需对不锈钢也要进行喷砂处理，清除表面油污，清洗量大时可采用饱和的硼砂水溶液，煮沸20-30min，取出后烘干再进行焊接。

进一步地，所述的钎料使用前应用酒精擦净，并根据钎焊面裁剪成型。

进一步地，所述的安装部分和工作部分在焊接前需进行预热处理，通过采用交变电流的感应线圈分别预加热不锈钢、硬质合金、钎料和混合助焊剂80℃，保温2-10秒钟，而后自然冷却，冷却时间也为2-10秒钟。

进一步地，所述的焊接工艺具体步骤如下：

步骤1：焊前准备，先检查硬质合金是否有裂纹，弯曲等不良缺陷。钎焊面需平整，保证合金与不锈有良好的接触，才能保证钎焊的质量；不锈钢需进行清洗去油污，清洗量大时，可采用饱和的硼砂水溶液煮沸20-30min，取出烘干后再进行焊接；钎料和助焊剂的准备，钎料采用铜钎料，使用前用酒精或汽油擦净；助焊剂采用铜气焊熔剂和不锈钢气焊熔剂混合助焊剂，成份比按2：1配；

步骤2：在洁净空气间，采用交变电流的感应线圈分别预加热不锈钢、硬质合金、钎料和混合助焊剂80-100℃，保温2-10秒钟，而后自然冷却，冷却时间也为2-10秒钟；

步骤3：再交变电流的感应线圈分别加热不锈钢、硬质合金、钎料和混合助焊剂直至钎料熔化，再用紫铜加压棒轻轻敲打不锈钢头部，以使钎料与不锈钢充分接触，排除焊缝的熔渣以及气体；

步骤4：钎焊后将工件放入220-250℃的炉内回火6-8H，以消除部分钎焊应力，减少裂纹和延长棒销的使用寿命；

步骤5：焊后清理，对焊好的棒销进行清理，以便将焊缝周围残余的钎料清除干净，否则在刀具刃磨时多余的钎料会将砂轮堵塞，使磨削困难；

步骤6：焊后质量检测及后续加工；主要检查硬质合金与不锈钢接头质量以及硬质合金有无裂纹存在，在确认焊后质量没有问题后在进行后续的加工。

本发明的优点在于：本发明采用对各种焊接材料的预加热可以减少焊接部位的应力，焊接工艺整个过程处于经过滤尘处理的环境中，能够使焊接部位不产生气泡，且该焊接工艺采用交变电流非接触式加热方式，能够有效防止焊接材料变形及破损。预加热能够有效的减少焊接部位的应力，降低后续焊接时气泡的产生几率。

附图说明

图1为该焊接工艺中焊接部件侧视图。

图2为该焊接工艺的流程图。

具体实施方式

下面将结合附图和实施例对本发明做进一步的描述。

实施例一

一种硬质合金与不锈钢复合棒销的焊接方法，棒销包括安装部分1和工作部分2两焊接部件；其中，安装部分1采用不锈钢制作，工作部分2采用硬质合金材料制作，安装部分1和工作部分2通过钎料3和助焊剂4焊接成为整体的棒销；其特征在于，所述的焊接为钎料焊，并采用交变电流的感应线圈分别加热安装部分和工作部分，钎料3采用铜钎料，助焊剂4采用铜气焊熔剂和不锈钢气焊熔剂混合构成的助焊剂，铜气焊熔剂和不锈钢气焊熔剂成份比按2：1-1配制；焊接工艺所涉及的加热温度为700-750℃。

所述的焊接工艺具体步骤如下：

步骤1：焊前准备，先检查硬质合金是否有裂纹，弯曲等不良缺陷。钎焊面需平整，保证合金与不锈有良好的接触，才能保证钎焊的质量；不锈钢需进行清洗去油污，清洗量大时，可采用饱和的硼砂水溶液煮沸25min，取出烘干后再进行焊接；钎料和助焊剂的准备，钎料采用铜钎料，使用前用酒精或汽油擦净，并根据钎焊面裁剪成型；助焊剂采用铜气焊熔剂和不锈钢气焊熔剂混合助焊剂，成份比按2：1配，这样能够有效的的去除氧化物，降低被焊接材质的表面张力；

步骤2：在洁净空气间，采用交变电流的感应线圈分别预加热不锈钢、硬质合金、钎料和混合助焊剂80℃，保温2秒钟，而后自然冷却，冷却时间也为2秒钟；预加热能够有效的减少焊接部位的应力，降低后续焊接时气泡的产生几率。预加热的时间和冷却的时间均不宜过长，若时间过长就不能起到预加热应有的作用。

步骤3：再交变电流的感应线圈分别加热不锈钢、硬质合金、钎料和混合助焊剂直至钎料熔化，再用紫铜加压棒轻轻敲打不锈钢头部，以使钎料与不锈钢充分接触，排除焊缝的熔渣以及气体；再加热时间、温度和速度也要适宜，因为加热速度对钎焊质量有明显的影响，快速加热温度过高会造成焊缝氧化且硬质合金产生温度不均匀发生裂纹；但加热过慢温度过低也会使表面氧化，使接头强度降低且焊缝会因焊料流动性不好而偏厚，焊缝内有大量气孔和夹渣极易造成脱焊；本实施例中较佳的再加热时间为8秒，加热速度为80-100℃/S。再加热过程中应正确的安放钎料、混合助焊剂、不锈钢的安放顺序，因为其安放的顺序对焊接质量有直接的影响。正确的安放顺序是：在硬质合金内孔撒混合助焊剂，再将钎料放入硬质合金内孔中，再撒混合助焊剂，再向硬质合金顶面撒上一层助焊剂，再放不锈钢，这样在钎焊时便于掌握钎焊温度，减少焊缝外黏附多余的钎料。钎料熔化后，再用紫铜加压棒轻轻敲打不锈钢头部，以使钎料与不锈钢充分接触，排除焊缝的熔渣以及气体。

步骤4：炉内回火。钎焊后将工件放入220-230℃的炉内回火6H，以消除部分钎焊应力，减少裂纹和延长棒销的使用寿命；

步骤5：焊后清理。对焊好的棒销进行清理，以便将焊缝周围残余的钎料清除干净，否则在刀具刃磨时多余的钎料会将砂轮堵塞，使磨削困难。焊后残留的钎料也会腐蚀焊缝或基体，采用将已冷却的工件放入沸水中煮1-2小时左右，然后喷砂处理。

步骤6：焊后质量检测及后续加工。焊后质量检测及后续加工；主要检查硬质合金与不锈钢接头质量以及硬质合金有无裂纹存在。棒销经喷砂处理后，先用煤油清洗，然后用肉眼或放大镜下观察，当棒销上有裂纹时，表面会有明显的黑线或用65%的煤油加30%的变压器油加5%的松节油调成溶液，再放入少量苏丹红，将棒销放入该溶液浸泡约10min,取出清水洗净，再涂上高岭土，烘干后检测表面，如有裂纹溶液的颜色便可以在白土上显示出来，用肉眼可明显的看到。在确认焊后质量没有问题的后在进行不锈钢的螺纹车削加工。

实施例二

实施例二的原理与实施例一是一样的，只是一些具体的参数有些不同。所述的焊接工艺具体步骤如下：

步骤1：焊前准备，先检查硬质合金是否有裂纹，弯曲等不良缺陷。钎焊面需平整，保证合金与不锈有良好的接触，才能保证钎焊的质量；不锈钢需进行清洗去油污，清洗量大时，可采用饱和的硼砂水溶液煮沸30min，取出烘干后再进行焊接；钎料和助焊剂的准备，钎料采用铜钎料，使用前用酒精或汽油擦净；助焊剂采用铜气焊熔剂和不锈钢气焊熔剂混合助焊剂，成份比按2：1.5配；

步骤2：在洁净空气间，采用交变电流的感应线圈分别预加热不锈钢、硬质合金、钎料和混合助焊剂80℃，保温10秒钟，而后自然冷却，冷却时间也为10秒钟；

步骤3：再交变电流的感应线圈分别加热不锈钢、硬质合金、钎料和混合助焊剂直至钎料熔化，再用紫铜加压棒轻轻敲打不锈钢头部，以使钎料与不锈钢充分接触，排除焊缝的熔渣以及气体；

步骤4：钎焊后将工件放入220-230℃的炉内回火8H，以消除部分钎焊应力，减少裂纹和延长棒销的使用寿命；

步骤5：焊后清理，对焊好的棒销进行清理，以便将焊缝周围残余的钎料清除干净，否则在刀具刃磨时多余的钎料会将砂轮堵塞，使磨削困难；

步骤6：焊后质量检测及后续加工；主要检查硬质合金与不锈钢接头质量以及硬质合金有无裂纹存在，在确认焊后质量没有问题后在进行后续的加工。

发明的优点在于：本发明采用对各种焊接材料的预加热可以减少焊接部位的应力，焊接工艺整个过程处于经过滤尘处理的环境中，能够使焊接部位不产生气泡，且该焊接工艺采用交变电流非接触式加热方式，能够有效防止焊接材料变形及破损。

以上实施例只是为了说明本发明，所列举的一些较优选具体实施方式，本领域技术人员在本技术方案范围内进行的通常变化和替换应包含在本发明的保护范围内。预加热能够有效的减少焊接部位的应力，降低后续焊接时气泡的产生几率。

Claims (7)

1.一种硬质合金与不锈钢复合棒销的焊接方法，棒销包括安装部分和工作部分两焊接部件；其中，安装部分采用不锈钢制作，工作部分采用硬质合金材料制作，安装部分和工作部分通过焊接成为整体的棒销；其特征在于，所述的焊接为钎料焊，并采用交变电流的感应线圈分别加热安装部分和工作部分，钎料采用铜钎料，助焊剂采用铜气焊熔剂和不锈钢气焊熔剂混合构成的助焊剂，铜气焊熔剂和不锈钢气焊熔剂成份比按2：1-1.5配制；焊接工艺所涉及的加热温度为700-780℃。

2.如权利要求1所述的硬质合金与不锈钢复合棒销的焊接方法，其特征在于：所述的焊接是在洁净的环境中进行的，焊接工艺均处于经于滤尘处理的空气中进行，空气过滤器采用亚高效箱式空气过滤器与袋式过滤器的中效过滤器。

3.如权利要求2所述的硬质合金与不锈钢复合棒销的焊接方法，其特征在于：所述的工作部分在焊接前需对硬质合金进行喷砂处理，除去硬质合金钎焊面氧化层。

4.如权利要求2所述的硬质合金与不锈钢复合棒销的焊接方法，其特征在于：所述的安装部分在焊接前需对不锈钢也要进行喷砂处理，清除表面油污，清洗量大时可采用饱和的硼砂水溶液，煮沸20-30min，取出后烘干再进行焊接。

5.如权利要求2所述的硬质合金与不锈钢复合棒销的焊接方法，其特征在于：所述的钎料使用前应用酒精擦净，并根据钎焊面裁剪成型。

6.如权利要求2所述的硬质合金与不锈钢复合棒销的焊接方法，其特征在于：所述的安装部分和工作部分在焊接前需进行预热处理，通过采用交变电流的感应线圈分别预加热不锈钢、硬质合金、钎料和混合助焊剂80℃，保温2-10秒钟，而后自然冷却，冷却时间也为2-10秒钟。

7.如权利要求1所述的硬质合金与不锈钢复合棒销的焊接方法，其特征在于：所述的焊接工艺具体步骤如下：

步骤1：焊前准备，先检查硬质合金是否有裂纹，弯曲等不良缺陷，钎焊面需平整，保证合金与不锈有良好的接触，才能保证钎焊的质量；不锈钢需进行清洗去油污，清洗量大时，可采用饱和的硼砂水溶液煮沸20-30min，取出烘干后再进行焊接；钎料和助焊剂的准备，钎料采用铜钎料，使用前用酒精或汽油擦净；助焊剂采用铜气焊熔剂和不锈钢气焊熔剂混合助焊剂，成份比按2：1配；

步骤2：在洁净空气间，采用交变电流的感应线圈分别预加热不锈钢、硬质合金、钎料和混合助焊剂80-100℃，保温2-10秒钟，而后自然冷却，冷却时间也为2-10秒钟；

步骤3：再交变电流的感应线圈分别加热不锈钢、硬质合金、钎料和混合助焊剂直至钎料熔化，再用紫铜加压棒轻轻敲打不锈钢头部，以使钎料与不锈钢充分接触，排除焊缝的熔渣以及气体；

步骤4：钎焊后将工件放入220-250℃的炉内回火6-8H，以消除部分钎焊应力，减少裂纹和延长棒销的使用寿命；

步骤5：焊后清理，对焊好的棒销进行清理，以便将焊缝周围残余的钎料清除干净，否则在刀具刃磨时多余的钎料会将砂轮堵塞，使磨削困难；

步骤6：焊后质量检测及后续加工；主要检查硬质合金与不锈钢接头质量以及硬质合金有无裂纹存在，在确认焊后质量没有问题后在进行后续的加工。