CN111014866A - 一种耐磨片钎焊方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种耐磨片钎焊方法，该方法采用高频感应加热，步骤包括：1）钎焊表面清理；2）钎焊表面放置水平，撒放钎料和钎剂，然后放置耐磨片；3）利用感应圈上与钎焊表面相应的两个相互平行的感应管感应加热，感应管在钎焊表面上方5‑15mm，感应电流20‑30 A，电压400‑600 V，频率100‑‑400 KHz；4）当钎料和钎剂熔化时，调整高频感应电流，保温，用压棒在耐磨片上施加压力；5）保温10‑15s后停电，压力保持5‑10s，至钎料凝固。该方法适用于形状复杂基体的耐磨片钎焊，耐磨片钎焊效率高，质量好，无污染，获得基体和耐磨片双性能的理想复合。

Description

一种耐磨片钎焊方法
技术领域
本发明应用于复合耐磨件制造领域，具体涉及一种钎焊耐磨片生产方法，尤其适用于复合耐磨件的耐磨片与基体的钎焊。
背景技术
耐磨件是各个行业机械中不可缺少的备件，每年耐磨件消耗量达到2万多吨。根据不同的耐磨工况，耐磨材料可选择钢铁、陶瓷、橡胶等不同材质。对于金属耐磨材料而言，一般情况下，硬度高，耐磨性好，但脆性高，韧性低，易脆断，所以耐磨性和韧性成为不可调和的两个性能。随着技术发展，为降低成本，双金属复合耐磨材料成为耐磨行业主流，为此，发展了多种双金属复合方法，如铸造、焊接、挤压、过盈装配和机械连接等。
附图1和附图2分别为农业用深松铲Ⅰ和深松铲Ⅱ产品示意图，两种产品均是由合金铸钢基体与硬质合金复合而成，要求在磨损最严重的表面，如附图1所示的A面、B面、C面、D面和附图2所示的a面、b面、c面和d面均采用硬质合金，以提高其抗磨性。合金铸钢热处理后具有良好的韧性和综合机械性能，硬质合金具有良好的抗磨性能，两者结合可提高深松铲耐磨性能和冲击韧性，满足深松铲的工况，大大提高其使用寿命。
由于硬质合金位置的限制和工件形状的限制，该产品多采用铸造方式生产，即将硬质合金预先安放在铸造型腔内，然后浇注合金铸钢金属液，成型后进行热处理。这种生产方式存在有以下缺点：1）由于安放固定硬质合金造型困难，生产效率低；2）浇注时金属液的冲击有可能使得硬质合金偏移，废品率高，硬质合金浪费严重，生产成本高；3）合金铸钢的热处理会影响硬质合金的性能。
为解决上述问题，最好采用钎焊的方式，钎焊是指低于焊件熔点的钎料和焊件同时加热到钎料熔化温度后，利用液态钎料填充固态工件的缝隙使金属连接的焊接方法。对于铁基材料而言，其钎焊工艺多采用硬钎焊，常用的钎料有铜基、银基、铝基、镍基等合金，钎剂常用硼砂、硼酸、氯化物、氟化物等。在钎焊过程中，钎料在钎剂的作用下，钎料组份向母材的扩散，冷却后将两种铁基合金粘接在一起。深松铲在合金铸钢热处理后将硬质合金片钎焊在所需位置，这样，合金铸钢铸件造型简单，铸造成品率高，生产成本降低，而且，硬质合金片不存在浪费，也降低了贵重硬质合金材料成本。但传统的钎焊方法生产效率低，钎焊加热过程中，合金铸钢会因高温加热影响其力学性能。对于附图1和附图2的深松铲而言，由于其形状的不规则，钎焊表面不能同时为平面，使得合金铸钢整体加热钎焊成为不可能。
发明内容
本发明解决的技术问题是：提供一种耐磨片钎焊方法，可局部平面快速加热钎焊，可焊接形状复杂不同平面位置的耐磨片，该方法焊接效率高，不影响基体合金铸钢的性能。
本发明所采用的技术方案是：耐磨片钎焊采用高频感应加热，步骤包括：1）钎焊表面清理；2）钎焊表面放置水平，撒放钎料和钎剂，然后放置耐磨片，耐磨片厚度2-7mm；3）利用感应圈上与钎焊表面相应的两个相互平行的感应管感应加热，感应管在钎焊表面上方5-15mm，感应电流10-30 A，电压400-600 V，频率100--400 KHz；4）当钎料和钎剂熔化时，调整高频感应电流5-10 A，保温，用陶瓷压棒在耐磨片上施加压力，压力不小于1kgf；5）保温10-15s后感应圈停电，压力保持5-10s，至钎料凝固。
本发明的有益效果是：该方法适用于形状复杂基体的耐磨片钎焊，耐磨片钎焊效率高，质量好，无污染，获得基体和耐磨片双性能的理想复合。
附图说明
图1为深松铲Ⅰ产品示意图；
图2为深松铲Ⅱ产品示意图；
图3为感应圈Ⅰ示意结构图；
图4为感应圈Ⅱ示意结构图；
图5为深松铲Ⅰ的A面钎焊示意图；
图6为深松铲Ⅰ的C面钎焊示意图；
图中：1-基体、2-耐磨片、3-感应圈、4-压棒。
具体实施方式
实施例1。
附图1为深松铲Ⅰ的产品示意图，在其头部的两个斜面A和B上钎焊耐磨片，同时在其侧翼的C面和D面焊接耐磨片。在斜面B上钎焊耐磨片时，将面B放置水平，可采用传统钎焊工艺完成耐磨片焊接。当钎焊另斜面A上的耐磨片时，此时将面A放置水平，B面则为斜面，钎焊A面耐磨片加热过程中，容易使得B面已经钎焊完成的耐磨片钎料熔化，沿斜面流淌，使得B面耐磨片钎焊失效。
本实施例采用高频感应快速表面加热，采用如附图3所示的单圈感应圈，如果加热速度不能满足要求，可采用如附图4所示的双圈感应圈，两种感应圈的加热要点是，利用与加热表面相应的两个相互平行的感应管加热。
如附图5所示，在面B钎焊耐磨片后，在A面钎焊耐磨片，耐磨片的厚度一般为2-7mm。首先将合金铸钢基体1放置在专用工装上，使得面A为水平，将铜钎料和硼酸钎剂撒在A面焊接位置，然后放置耐磨片2。高频感应圈3位于A面之上5-15mm，通电感应加热A面和耐磨块2，当钎料和钎剂熔化时，采用压棒4给耐磨片施加压力，一定时间后感应圈断电冷却，钎焊完成。钎焊步骤及参数如下：
1）A面及耐磨片等钎焊表面打磨清理干净；
2）A面放置水平，撒放钎料和钎剂，然后放置耐磨片2；
3）利用感应圈3上与A面相应的两个相互平行的感应管感应加热A面，感应管在A面上方5-15mm，加热时电流20-30 A，电压400-600 V，频率100--400 KHz；
4）当钎料和钎剂熔化时，调整高频感应电流5-10A，保温，用压棒4在耐磨片2上施加压力，压力不小于1kgf，压棒4优选陶瓷材质；
5）保温10-15s后感应圈停电，压力保持5-10s，至钎料凝固，钎焊完成。
按照同样的方法和步骤钎焊C面和D面的耐磨片，如附图6所示。由于工装的不同，A面和B面钎焊采用一个工装和一个高频机，C面和D面钎焊使用另一个工装和另一个高频机，这样采用两个工位钎焊，可加快钎焊工作效率。本实施例一个耐磨片钎焊只需要30-45秒，相比传统钎焊合金刀头的时间3-5min而言，效率提高6-10倍，A、B两面耐磨片钎焊大约1.5min；C、D两面耐磨片钎焊不足2min，上述时间包括操作时间，所以，深松铲Ⅰ钎焊4个耐磨片不足2min，可见该方法钎焊时间短，生产效率高。
由于高频感应局部表面加热，当A面的耐磨片钎焊加热时，B面钎料和钎剂不熔化，B面耐磨片依然保持焊接状态，所以该方法可实现相邻耐磨片的单片钎焊。由于高频加热和焊接速度快，对基体合金铸钢和耐磨片的性能均没有影响，对钎焊附近的基体和耐磨片硬度检测，硬度没有变化。经金相检验，交界面基体和耐磨片的金相组织没有变化，获得韧性和耐磨性两种性能的理想统一。对样品进行破坏性检测，从耐磨片中间纵向和横向两个方向用砂轮片切开，清理并稀酸腐蚀后，检测钎焊界面。全部钎焊界面由铜填充，不存在空隙，钎焊质量良好。
该方法局部加热，无气流，工作环境好，没有污染，对操作工没有身体伤害。该方法快速加热，节约能源。
实施例2。
附图2为深松铲Ⅱ的产品示意图，深松铲Ⅱ耐磨片的焊接位置与深松铲Ⅰ的位置基本相同，本实施例与实施例1的区别在于因深松铲的形状和尺寸的不同而使用的工装不同，感应加热参数和钎焊工艺基本一致。
两种深松铲小批量供货，力学性能、使用寿命均达到要求，产品钎焊性能可靠，未收到用户耐磨片剥落、裂纹、不耐磨等不良反馈，被客户评为优质供应商。
该耐磨片钎焊方法工艺简单，对操作工技能要求低，钎焊质量良好，可满足大批量工业化生产需求，引入机械手后可实现耐磨片钎焊的自动化生产。本钎焊方法尤其适用于基体形状复杂、多个斜面需要钎焊耐磨片的情况。

Claims (2)

1.一种耐磨片钎焊方法，采用高频感应加热，其特征在于：包括如下步骤：1）钎焊表面清理；2）钎焊表面放置水平，撒放钎料和钎剂，然后放置耐磨片（2）；3）利用感应圈（3）上与钎焊表面相应的相互平行的感应管感应加热，感应管在钎焊表面上方5-15mm，感应电流20-30 A，电压400-600 V，频率100--400 KHz；4）当钎料和钎剂熔化时，调整高频感应电流5-10A，保温，用陶瓷压棒（4）在耐磨片（2）上施加压力，压力不小于1kgf；5）保温10-15s后感应圈停电，压力保持5-10s，至钎料凝固。
2.根据权利要求1所述的一种耐磨片钎焊方法，其特征在于：所述耐磨片（2）厚度2-7mm。
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