鎢鋼與鋼的釬焊方法主要有氧氣-乙炔火焰釬焊,、高頻感應(yīng)釬焊、接觸電阻釬焊,、浸銅釬焊以及加熱爐中釬焊等,。
常用的釬焊方法
① 氧氣-乙炔火焰釬焊 是最常用的釬焊方法之一。鎢鋼釬焊可用一般的氧氣-乙炔設(shè)備,,不需要增加其他的專用設(shè)備,。根據(jù)氧氣-乙炔火焰的特點(diǎn),采用合理的加熱方式和選用正確的工藝,,能焊出優(yōu)質(zhì)的鎢鋼工具,。氧氣-乙炔火焰釬焊適用于批量比較小的中小型鎢鋼刀具、模具和量具,,也適于野外修復(fù)損壞的鎢鋼采掘工具,。
氧氣-乙炔焰的焰心溫度高達(dá)3000℃左右,在釬焊加熱時(shí)應(yīng)避免用焰心直接噴射鎢鋼,以免溫度過高產(chǎn)生裂紋,。釬焊前先將釬劑,、釬料和鎢鋼依次放好,用還原火焰在靠近鎢鋼的底部基體部分進(jìn)行預(yù)熱,。當(dāng)預(yù)熱溫度達(dá)到700~800℃釬劑開始熔化時(shí),,再?gòu)纳厦婕訜徭u鋼片及周圍的焊縫,直到釬料熔化呈晶亮的液態(tài),,并沿側(cè)面焊縫滲至表面,。此時(shí)應(yīng)抬高火焰,使焰尾繼續(xù)沿焊縫四周加熱,,以保持釬焊溫度,。同時(shí)用金屬棒撥動(dòng)刀征沿刀槽往復(fù)移動(dòng)2~3次,調(diào)整并壓緊刀片,,把多余的釬料及熔渣排出,。排渣后,即停止加熱并用加壓棒在鎢鋼頂面的中心部分加壓,,停留2~3s,,待釬料凝固后,即可送入保溫箱或保溫介質(zhì)中保溫2~3h,,使之緩慢冷卻,。緩冷后的刀具,如再經(jīng)過消除應(yīng)力的回火處理,,能收到更好的效果,。回火溫度約300℃,,保溫6h后隨爐冷至室溫,。
② 高頻感應(yīng)釬焊 高頻感應(yīng)釬焊是利用頻率為600kHz,功率在10~100kW之間的高頻感應(yīng)加熱電源,,產(chǎn)生高頻電流,。當(dāng)高頻電流穿過感應(yīng)器時(shí)產(chǎn)生高頻交變磁場(chǎng),在感應(yīng)器中的被焊金屬中產(chǎn)生感應(yīng)電流,。高頻加熱速度很快,,可以在很短時(shí)間內(nèi)加熱到很高的溫度,使焊料熔化,。高頻感應(yīng)釬焊使用的感應(yīng)器大多是用直徑5~10mm的紫銅管繞制而成,。感應(yīng)器的幾何形狀和尺寸選擇是否合適,是決定高頻感應(yīng)釬焊的加熱速度,、溫度均勻性,、生產(chǎn)效率及釬焊質(zhì)量的重要因素之一,。
在焊接前,應(yīng)根據(jù)焊接工具的大小調(diào)節(jié)高頻設(shè)備的輸出功率,,使工件加熱速度適中,,溫度均勻。功率過大易使工件局部過熱和釬料熔化不完全,,易使鎢鋼產(chǎn)生裂紋,;功率太小,則加熱時(shí)間過長(zhǎng),,容易造成刀體氧化,,影響生產(chǎn)效率。一般焊接加熱速度為30~60℃/s,,鎢鈦鈷合金的加熱速度應(yīng)為10~40℃/s,。
高頻感應(yīng)釬焊加熱速度快,效率高,,操作簡(jiǎn)單,,勞動(dòng)條件比較好。適用于大批量的自動(dòng)或半自動(dòng)釬焊,。但是設(shè)備投資大,,耗電量多。
③ 接觸釬焊 是在專門用于釬焊鎢鋼刀具的釬焊機(jī)或?qū)笝C(jī)上進(jìn)行,,焊接變壓器的次級(jí)線圈電壓小于36V,,電流在1000A以上。釬焊時(shí)將工件夾在兩個(gè)紫銅電極之間,,當(dāng)次級(jí)線圈輸出的強(qiáng)大電流通過焊接工件時(shí),,利用鎢鋼和鋼基體之間接觸電阻產(chǎn)生的熱量作為焊接熱源使釬料熔化。
接觸釬焊常用于釬焊車刀,、刨刀等工具,。接觸釬焊的焊接效率高,焊接一把大截面的鎢鋼車刀,、刨刀只需4~5min,。在加熱過程中斷電1~2次,,直到晶亮的液態(tài)釬料布滿整個(gè)焊縫,。由于加熱時(shí)間短,氧化和熱變形小,,并且操作方便,。但是加熱過程中電極容易燒傷工件表面,有時(shí)也會(huì)因電極或鎢鋼表面未清理干凈,,或接觸面的電阻過大而無法導(dǎo)電加熱,。
④ 浸銅釬焊 是將工件的釬焊部分浸入熔化的液態(tài)釬料中,利用毛細(xì)作用使液態(tài)釬料沿工件的焊縫滲入,從而達(dá)到釬焊的目的,。浸銅焊通常以鹽浴爐,、焦炭爐或油爐做熱源,釬料和釬劑都置于石墨或耐熱不銹鋼坩堝中加熱至液態(tài),。這種釬焊方法適用于成批生產(chǎn)各種磧質(zhì)合金刀具和鉆探用的鎢鋼鉆頭等,。可以一次加熱完成多刃鎢鋼刀具的釬焊,,有較高的釬焊效率,。
采用浸銅釬焊的鎢鋼多刃刀具要求刀片槽有0.3~0.4mm深的夾持刀片用的工藝墻,并且刀片與刀片槽配合要好,。裝配前用四氯化碳仔細(xì)清洗刀片和刀槽,,用尖片將刀片鉚緊,然后在刀具離焊縫2mm外的非焊接面上涂上厚度為1~3mm的保護(hù)涂料層,。待陰干后,,放入250~300℃的烘箱內(nèi)烘烤30min,即可進(jìn)行焊接,。
常用的保護(hù)涂料
鎢鋼釬焊中常用的保護(hù)涂料有以下兩種,。
① 印刷用的黑色油墨和240號(hào)粒度的石英粉,按1:2的比例混合均勻,,調(diào)成糊狀,,即可使用。
② 用Al2O3粉20%,,石墨粉80%混合均勻后,,再與5%的水和50%的水玻璃(模數(shù)為1.2,密度為1.6g/cm)液體調(diào)配而成,,氧化鋁越多,,涂層的強(qiáng)度越高。
釬焊防范措施
當(dāng)浸銅釬焊的坩堝升溫至450~550℃時(shí)開始放入釬料,,加熱至750~780℃時(shí)放入硼砂,。在加熱過程中,硼砂首先熔化,,然后是釬料,。當(dāng)釬料熔化后,硼砂浮在釬料上,。硼砂既可以防止釬料氧化,,又避免了釬料中的金屬揮發(fā),并使焊液溫度均勻,。釬焊前可以用鐵絲釬料的溫度是否適中,。將鐵絲插入銅液中再抽出來,,若鐵絲上均勻地粘上一層薄銅,表明釬料的溫度合適,,可以進(jìn)行焊接,;如果鐵絲上粘的銅太多太厚,表明釬料溫度過低,;如果鐵絲上粘的銅太少,,并且鐵絲取出后銅液不斷地往下滴,表明釬料的溫度過高,。
浸銅釬焊前工件要先進(jìn)行預(yù)熱,,預(yù)熱溫度為400~500℃,然后再放入硼砂溶液中進(jìn)行第二次預(yù)熱,,當(dāng)溫度達(dá)到700℃時(shí),,即可沉入銅液中浸焊。浸焊的時(shí)間隨刀具形狀和尺寸大小不同而異,,按截面最小的尺寸計(jì)算,,每毫米需12s。為了防止工件表面的涂料脫落,,在銅液中浸焊時(shí),,不能來回?cái)[動(dòng)工件。浸焊到規(guī)定的時(shí)間后,,應(yīng)緩緩提起工件,,防止焊料因來不及冷凝而流失。焊接好后,,應(yīng)對(duì)工件進(jìn)行保溫緩冷,,以減小應(yīng)力。一些基體需要淬硬的工件,,可在加熱釬焊的同時(shí)進(jìn)行淬火處理,。
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