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標(biāo)題: 硬質(zhì)合金的焊接工藝現(xiàn)狀與展望 [打印本頁]

作者: 真正    時間: 2008-11-21 11:10
標(biāo)題: 硬質(zhì)合金的焊接工藝現(xiàn)狀與展望
硬質(zhì)合金是一種以難熔金屬化合物(WC、TaC、TiC、NbC)為基體,以過渡族金屬(CoFe,Ni)為粘結(jié)相,通過粉末冶金方法制備的金屬陶瓷工具材料,它具有高強(qiáng)度、高硬度、高彈性模量、耐磨損、耐腐蝕、熱膨脹系數(shù)小以及化學(xué)性質(zhì)較為穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn),廣泛應(yīng)用于7 Q1 p4 j1 v: T! L( v/ j% C* O
切削工具、耐磨零件、采礦與筑路工程機(jī)械等領(lǐng)域【1】。/ _1 u0 F9 t5 j- O" Y9 V, T* W
           
硬質(zhì)合金的材質(zhì)脆硬、韌性差而且價格高,這些因素使其難以被制成大尺寸、形狀復(fù)雜的構(gòu)件加以應(yīng)用,而硬質(zhì)合金與鋼體材質(zhì)的焊接是彌補(bǔ)其不足的主要方法,合適可靠的焊接技術(shù)正在不斷拓展它的應(yīng)用范圍。因此,欲更好更合理地應(yīng)用硬質(zhì)合金,必須了解它的性能特點(diǎn),根據(jù)其用途的不同而選擇合適的焊接工藝。
5 _4 {0 C; ]1 F& z           1
硬質(zhì)合金的焊接性
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由于與硬質(zhì)合金相焊的基體材料一般是碳素鋼,硬質(zhì)合金與之相比具有較小的熱膨脹系數(shù)和較低的熱導(dǎo)率,因此焊接時容易出現(xiàn)以下問題:
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)焊接裂紋  
1 Y8 y' K8 Z  M* w           
硬質(zhì)合金的熱膨脹系數(shù)較小,一般為鋼的1/21/3,硬質(zhì)合金和鋼材焊后由于不能同步收縮,會在焊縫區(qū)形成很高的殘余應(yīng)力,且在硬質(zhì)合金上多為拉應(yīng)力,由此導(dǎo)致硬質(zhì)合金開裂。焊接應(yīng)力是釬焊硬質(zhì)合金時出現(xiàn)裂紋以及接頭低應(yīng)力斷裂的主要原因【2】。
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)焊縫脆化  - ]6 V: V1 R$ t- i) e+ X4 G' x
           
主要是在焊縫區(qū)形成M6C 型復(fù)合碳化物η相,其中M包含W、Fe 、CoNi等元素,主要原因是硬質(zhì)合金與鋼進(jìn)行焊接時,硬質(zhì)合金中的碳向鋼側(cè)擴(kuò)散,使硬質(zhì)合金中含碳量降低而形成η相【3】。焊縫脆化導(dǎo)致接頭的抗彎強(qiáng)度低。
7 l& \2 u' x5 e% A5 f+ A! P. J           3
)氣孔、夾渣及氧化  
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這主要是出現(xiàn)在釬焊接頭中。當(dāng)加熱溫度過高時,造成釬縫氧化及焊料成分的嚴(yán)重?zé)龘p;而加熱溫度偏低,則釬料流動性不好,形成虛焊,且焊縫內(nèi)留有大量氣孔和夾渣,以至嚴(yán)重降低焊縫強(qiáng)度【4,5】。
) e  {6 x5 t  H& K' V& S4 H           2
硬質(zhì)合金的焊接方法與工藝要素' w( Y6 ~. F8 A) |
           
由于硬質(zhì)合金與碳素鋼之間的物理性能相差較大,目前釬焊和擴(kuò)散焊仍然是可行而又實用焊接方法。此外一些新的焊接方法如鎢極惰性氣體保護(hù)電弧焊(TIG),電子束焊(EBW),激光焊(LBW)等也在積極的研究探索之中,將有可能在硬質(zhì)合金的焊接中得到應(yīng)用。
/ F% m: @2 h: @: y& k" l& K$ p           2.1  
釬焊
! P! \: `: g! D# T5 j; a           
釬焊是一種傳統(tǒng)且廣泛應(yīng)用的硬質(zhì)合金焊接方法,它的工藝成熟可靠,依據(jù)加熱方式的不同分以下一些工藝方法:
8 S8 w. E4 m, q2 d           1
火焰釬焊  ! H1 L. b! q  N. h$ t& |
           
火焰釬焊是用可燃?xì)怏w(乙炔、丙烷等)與氧氣或壓縮空氣混合燃燒的火焰作為熱源進(jìn)行焊接的一種方法。火焰釬焊設(shè)備簡單、操作靈活方便,根據(jù)工件形狀可用多火焰同時加熱焊接。釬料多采用絲狀或片狀的銅基、銀基釬料,其中HL105錳黃銅釬料應(yīng)用最為廣泛;釬劑一般采用脫水硼砂;鹧驸F焊主要適用于中小尺寸硬質(zhì)合金刀具、模具和量具的小批量生產(chǎn),對于大型的硬質(zhì)合金工具,由于火焰加熱的溫度和速度難以控制,加熱時會產(chǎn)生較大的溫度梯度,容易引發(fā)裂紋的產(chǎn)生,因此一般不采用此方法【2,6】。6 Z) X5 ~- u. r* X4 E: I+ C
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電阻釬焊  
% x0 ^: y4 a! {. b# q           
電阻釬焊一般可分為直接加熱法和間接加熱法。直接加熱法是將電極置于接頭兩側(cè),使電流經(jīng)過釬縫面的接觸電阻而發(fā)熱,從而完成焊接過程;間接加熱法是將電極置于接頭一側(cè)的鋼質(zhì)母材上,電流通過釬縫一側(cè)的母材電阻發(fā)熱(或通過發(fā)熱元件發(fā)熱)來實現(xiàn)釬焊。采用間接加熱法可避免電極與硬質(zhì)合金接觸,防止硬質(zhì)合金的過熱和燒損,避免其硬度的降低和開裂。可配用銅基或銀基釬料,常用的有H68、HL105釬料等,其中HL105釬料的抗剪強(qiáng)度較高,對于YT5刀具的焊接,抗剪強(qiáng)度可達(dá)28.5GPa ,對于YG8可達(dá)到29.7GPa。釬劑一般采用脫水硼砂【7】。
作者: 真正    時間: 2008-11-21 11:13
標(biāo)題: 硬質(zhì)合金的焊接工藝現(xiàn)狀與展望
加熱電壓是電阻釬焊的重要參數(shù),要選擇合適的數(shù)值以保證合理的發(fā)熱升溫速度;其次要保證電極與工件接觸處于良好狀態(tài)。加熱過程中要及時排渣,防止釬縫夾雜和氣孔形成而降低強(qiáng)度。使用硼砂釬劑時一定要先經(jīng)過脫水處理,否則由于結(jié)晶水的存在,在焊接過程中結(jié)晶水蒸發(fā),在焊接區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生大量氣體,既影響了正常排渣,又易在焊縫中產(chǎn)生氣孔【7】。
$ ^. C* L2 ]& `% I( {; L9 Y電阻釬焊的操作較為簡單方便,效率比火焰釬焊高,工件表面的氧化較少,但是在加熱過程中易造成工件局部過熱燒損。此外對于復(fù)雜形狀的工件、多刃刀具及尺寸很小的工件也不便操作【2】。
! f- O+ I5 X* R1 E           3)感應(yīng)釬焊   
' [3 G, q; p" O5 r           感應(yīng)加熱釬焊的優(yōu)點(diǎn)是加熱迅速,釬料液化過程短,并可以在各種氣氛(空氣、保護(hù)氣體、真空)下進(jìn)行,能減輕硬質(zhì)合金過熱和氧化,有利于提高焊接質(zhì)量;該方法的缺點(diǎn)是設(shè)備較復(fù)雜、一次性投資較大,其次是感應(yīng)電流的趨表效應(yīng),當(dāng)釬焊大厚工件時,加熱溫度不均勻,難于保證釬焊質(zhì)量,且效率也低,故一般只適用于釬焊結(jié)構(gòu)型式簡單(最好是軸類細(xì)長型)的小尺寸焊件【2】。
% Q$ _$ g4 W0 f1 l           感應(yīng)釬焊的工藝參數(shù)一般包括釬縫間隙、加熱速度、冷卻速度、感應(yīng)圈形狀尺寸、釬料釬劑的加入方式等因素。這些因素必須有一個合適的組配范圍,因素的波動會對焊縫質(zhì)量造成不良影響,尤其是在硬質(zhì)合金中產(chǎn)生較大的焊接應(yīng)力。
- u0 ?; t( @4 Y/ x) d2 S           釬縫間隙值是確保釬焊質(zhì)量的重要參數(shù)。通常認(rèn)為釬縫越小,焊接應(yīng)力越大,反之亦然。釬縫間隙過小時,會發(fā)生“擠死”和“釬不透”,使接頭強(qiáng)度下降和焊接應(yīng)力增加;而間隙過大,毛細(xì)作用減弱,也會導(dǎo)致“釬不透”,使接頭強(qiáng)度下降。因而大小適中的釬縫間隙對減小焊接應(yīng)力和增強(qiáng)焊縫牢度有很大的作用【8】。
* Z, P( S* r1 x- h+ E/ r( Z           加熱和冷卻速度對釬頭焊接質(zhì)量有很大影響。加熱速度太快,合金中會產(chǎn)生較大的應(yīng)力; 加熱太慢,則高溫停留時間長,這雖然能使液態(tài)釬料的潤濕和擴(kuò)散更完善,但會造成合金的氧化燒損。通常加熱以不超過100℃/ s為宜。冷卻速度太快,合金中會產(chǎn)生很大的收縮應(yīng)力;冷卻速度太慢,雖然能減小焊接應(yīng)力,但對鋼體材質(zhì)的淬火不利,故一般以60℃/s為宜【8】。5 s! a2 B0 c* R
感應(yīng)圈是感應(yīng)加熱設(shè)備的重要元件,交流電源的能量是通過它傳遞給焊件而實現(xiàn)加熱的,因此,感應(yīng)圈的結(jié)構(gòu)是否合理對于釬焊質(zhì)量和生產(chǎn)率有很大影響。正確設(shè)計和選用感應(yīng)圈的原則是: 感應(yīng)圈應(yīng)有與焊件相適應(yīng)的外形, 盡量減少感應(yīng)圈本身和焊件之間的無用間隙,間隙最好不大于2~3 mm,以便提高加熱效率。為了使焊件加熱平穩(wěn)、均勻,防止焊件尖角處發(fā)生局部過熱,應(yīng)當(dāng)合理選擇感應(yīng)圈的匝數(shù)和感應(yīng)電流的交變頻率等參數(shù)。
2 P- \7 K2 a& u- I  L           4)爐中釬焊  + Y: G! ?, d6 X; e, C
           將裝配好的工件放在電阻絲發(fā)熱的加熱爐中進(jìn)行加熱釬焊的方法稱之為爐中釬焊,其特點(diǎn)是工件整體加熱,加熱均勻、工件變形小。不足之處是加熱速度慢、效率低。但對于批量生產(chǎn),一爐可以同時釬焊多個接頭及焊件,以此可以彌補(bǔ)加效率低的不足【9】。爐中釬焊的加熱氣氛有以下幾種:" Z7 [" [5 h3 `) S) D+ f! g
           a)空氣爐  
$ U: K7 J" }- _' U1 b8 R, x- Z% G8 \8 |           由于焊件在空氣中加熱時工件容易氧化,且升溫速度較慢,不利于釬劑去除氧化膜,故應(yīng)用受到一定的限制,目前已逐漸被保護(hù)氣氛爐中釬焊和真空爐中釬焊所代替【9】。0 \& m- G% S5 V
           b) 保護(hù)氣氛爐
3 K( @$ o: q/ |5 i( E" n; a6 Y' ~  L           根據(jù)保護(hù)氣氛的不同,可以分為還原氣體和惰性氣體爐中釬焊【9】。還原性氣體一般用H2或CO,不僅能避免工件在加熱過程的氧化,還能還原工件表面的氧化膜,有助于釬料的潤濕;惰性氣體一般用Ar、N2和He等,對氣體純度的要求較高,一般要在99.99%以上,在氣體入爐前還要經(jīng)過脫水(硅膠、濃硫酸)脫氧(海綿鈦)裝置。工件通常應(yīng)放在容器內(nèi),在流動的氣體中進(jìn)行加熱釬焊。用惰性氣體比用還原性氣體的安全性要高。加熱溫度、保溫時間及冷卻速度是主要的工藝參數(shù)。加熱溫度高于900℃時,硬質(zhì)合金的硬度會有明顯降低。保溫時間過長時也會引起硬質(zhì)合金的硬度降低。焊后應(yīng)緩慢冷卻,以防止開裂【10-12】。! U( V' R4 W# X
           c) 真空爐
' }% b( B* Z+ T; j" G           真空釬焊是基于在真空中加熱時金屬及其氧化物產(chǎn)生蒸發(fā),破壞其表面氧化膜,從而達(dá)到去膜效果的。在真空條件下,有一些金屬可在低于熔點(diǎn)的溫度下便發(fā)生顯著蒸發(fā),也有一些金屬氧化物會發(fā)生揮發(fā)。金屬,特別是金屬氧化物的蒸發(fā)能有效地破壞表面氧化膜,使真空條件下的無釬劑釬焊成為可能。對于以TiC為硬質(zhì)相的YW類硬質(zhì)合金來說,采用Ag-Cu-Zn系合金作為釬料,在真空爐中釬焊是一種比較好的方法,因為焊接過程中Zn的揮發(fā)能使Cu的擴(kuò)散能力增強(qiáng),從而使焊縫強(qiáng)度升高【13】。, u- ?% L, Z* m+ B) g4 ^& A
           真空釬焊的優(yōu)點(diǎn)是可防止被焊金屬、硬質(zhì)合金及釬料與氧、氫、氮等氣體介質(zhì)發(fā)生反應(yīng)而產(chǎn)生不良影響,并且由于釬焊組裝件在真空爐中升溫、降溫緩慢,從而可大大降低溫度梯度,有利于減少釬焊應(yīng)力,獲得高質(zhì)量的釬焊質(zhì)量,在焊接大件及形狀較復(fù)雜的硬質(zhì)合金時采用真空釬焊技術(shù)尤為有利。由于金屬及其氧化物的蒸發(fā)是隨著周圍氣壓的降低及溫度升高而加劇的【14】,因此真空釬焊的爐內(nèi)真空度、加熱溫度及保溫時間是影響釬焊質(zhì)量的主要因素,正確選擇這些參數(shù)對釬焊質(zhì)量至關(guān)重要。
# @* F' j: X, G           加熱溫度的選擇應(yīng)參照所用釬料的實際熔點(diǎn),在空氣中加熱一般比熔點(diǎn)高10~30℃。而在真空釬焊時,由于傳熱的滯后效應(yīng),也為了提高釬料的流動性,加熱溫度應(yīng)比空氣中略高一些【14】;對于同樣尺寸的焊件,真空釬焊時的保溫時間應(yīng)比空氣爐中的適當(dāng)延長。如果時間太短,則釬料與被焊母材之間來不及形成足夠的冶金結(jié)合,還可能由于加熱不均勻而造成“虛焊”。相反,如果保溫時間過長,則有可能導(dǎo)致釬料嚴(yán)重?zé)龘p蒸發(fā),從而導(dǎo)致焊縫強(qiáng)度降低【14】。
" f  b8 F" I5 m) ]$ @9 d3 O* X: f+ L           真空度的選擇與被焊件材質(zhì)及所用釬料的成分、性質(zhì)有關(guān),同時也與釬焊溫度有關(guān),一般應(yīng)在10-3Mpa 以上,以便獲得良好的去膜效果。釬料中的Zn、Ag在真空狀態(tài)下顯著蒸發(fā)的溫度較低,為避免釬料中的這類元素蒸發(fā),在接近焊料熔化溫度時,可停止抽真空。此外,對于一定材質(zhì)的焊件及所用釬料,可由確定的加熱溫度來反推所需的爐內(nèi)真空度【14】。
作者: 真正    時間: 2008-11-21 11:15
標(biāo)題: 硬質(zhì)合金的焊接工藝現(xiàn)狀與展望
5)激光釬焊  2 ^" J, ~  O, C
           激光作為一種新型的焊接熱源,具有加熱速度快、熱影響區(qū)窄、焊后變形及殘余應(yīng)力小等特點(diǎn),特別是在減弱接頭熔合區(qū)脆化方面,具有獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。這使其有可能應(yīng)用于硬質(zhì)合金的焊接【15】。據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)報道,可采取激光的“深熔焊”和“熱導(dǎo)焊”模式進(jìn)行硬質(zhì)合金的釬焊,用純Cu、Ag-Cu合金作為釬料。相關(guān)的工藝參數(shù)主要有激光功率、焊接速度、焦點(diǎn)位置、填充層厚度等【15-17】。由于硬質(zhì)合金與釬料之間的熔點(diǎn)相差很大, 在焊接中要嚴(yán)格控制工藝參數(shù), 既使釬料在瞬時內(nèi)充分熔化, 以浸潤硬質(zhì)合金, 又能將硬質(zhì)合金基體加熱到較高的溫度而不致熔化, 使其能夠更好地被液態(tài)釬料所潤濕, 形成理想的釬焊接頭【16】。. c: v$ n/ E2 \/ K. t6 f
           在激光“深熔焊”過程中, 激光功率密度很高,在激光直接作用的區(qū)域, 硬質(zhì)合金瞬間可達(dá)很高溫度, 并與釬料中的Cu發(fā)生劇烈的“親合”作用,還容易發(fā)生釬料的蒸發(fā)和過度燒損,使表面出現(xiàn)嚴(yán)重的凹陷現(xiàn)象【15】,因此必須通過適當(dāng)調(diào)整工藝參數(shù)來減少釬料的燒損。另外由于硬質(zhì)合金中Co的含量一般都很低, 在激光“深熔焊”的高溫作用下極易逸失, 而使WC以疏松的狀態(tài)存在, 此時的硬質(zhì)合金將不能保持原有的致密燒結(jié)組織和性能, 導(dǎo)致接頭不可避免地出現(xiàn)一些裂紋、氣孔等缺陷【17】。) `2 `7 S0 {: M& |" g; Z
           在“熱導(dǎo)焊”過程中,激光束直接作用在釬料上,需采用表面涂料來提高釬料對激光的吸收率。另外,為了使釬料在瞬間盡量多地吸收激光能而熔化,應(yīng)采用小直徑光斑【15】。焊接時,激光束的大部分能量被釬料吸收,吸收的能量在極短的時間內(nèi)迅速向下傳導(dǎo),使其完全熔化,從而浸潤硬質(zhì)合金。這種方式較易獲得沒有凹陷的完整釬焊接頭【15】。
( l' H" o4 _7 r  s$ J$ F          在激光釬焊過程中, 由于熱過程極短,一般只存在硬質(zhì)合金中的Co向液態(tài)釬料的溶解和短距離擴(kuò)散,而釬料中的Cu則基本上未向硬質(zhì)合金擴(kuò)散,因而兩者之間的冶金結(jié)合不夠充分,這會直接降低接頭的剪切強(qiáng)度。由于Ni與硬質(zhì)合金中的Co物理化學(xué)性質(zhì)相似, 能夠與硬質(zhì)合金很好地親和, 同時又能夠與Cu無限互溶, 因而為了改善釬料與硬質(zhì)合金的冶金結(jié)合, 提高接頭質(zhì)量, 可采用預(yù)先在硬質(zhì)合金釬焊面上電鍍Ni的方法加以改善【17】。  x2 \5 o& z9 d
           2.2  擴(kuò)散焊; J8 P+ l9 R' r4 T/ m0 `% o% ~
           真空擴(kuò)散焊和熱等靜壓擴(kuò)散焊可應(yīng)用于硬質(zhì)合金的焊接。在真空擴(kuò)散焊接中,影響接頭質(zhì)量的因素很多,如材料成分,被焊表面質(zhì)量、真空度、中間夾層材料以及加熱和冷卻速度等,但最主要的因素是溫度、壓力和時間【18】。焊接壓力的增加對縮短焊接時間、提高生產(chǎn)率尤為重要;焊縫的剪切強(qiáng)度一般會隨焊接時間的增加而提高,因為焊接時間延長可使被焊表面上的顯微凸點(diǎn)大多消失,明顯增加接觸面積,原子的擴(kuò)散較為充分,焊合率可得到明顯提高。焊接時間的進(jìn)一步延長對低壓力擴(kuò)散焊的接頭強(qiáng)度仍是有益的【19】,但過長的時間難以在生產(chǎn)中實施應(yīng)用。焊接壓力和時間的合理搭配可以通過正交試驗法來選定【18,19】。, o' [4 M0 _* o+ p' Z
           由于Co和Ni具有相同的晶體結(jié)構(gòu)類型和相近的點(diǎn)陣常數(shù),兩者之間能夠無限互溶而形成連續(xù)固溶體,因此焊接過程中一般選取Ni為中間層。低溫擴(kuò)散焊接頭強(qiáng)度主要受到兩個微觀因素的影響,即Ni/WC-Co界面上的相互擴(kuò)散程度和是否形成脆性相。要使接頭強(qiáng)度達(dá)到使用要求,一般必須使Ni在WC-Co中的擴(kuò)散達(dá)到一定深度。例如對于以Ni為中間層的PDC復(fù)合片硬質(zhì)合金刀桿擴(kuò)散焊接頭來說,要使剪切強(qiáng)度達(dá)400MPa以上,至少要保證Ni在WC-Co中的擴(kuò)散距離大于10μm。對于脆性相來說,只要不偏聚在相界、晶界等處,一般不會影響接頭強(qiáng)度。以純Ni作為中間層可以大大減少η相的形成【20】。
- e' S) p* u- n8 \, ^. L           真空擴(kuò)散焊對焊件的尺寸和形狀有限制,一般只適用于軸向?qū)邮降暮唵螐?fù)合工件,應(yīng)用范圍有很大的局限性。隨著對復(fù)雜形狀大型硬質(zhì)合金復(fù)合構(gòu)件應(yīng)用要求的增多,例如軋輥、導(dǎo)輥等,由于被焊面大,焊件形狀復(fù)雜,構(gòu)件工況條件苛刻,一般的釬焊和真空擴(kuò)散焊難以滿足要求,而采用熱等靜壓擴(kuò)散焊工藝是解決此類問題的最佳途徑【21】。+ m$ W, \! r# B; u8 V+ x6 P
           熱等靜壓擴(kuò)散焊的工藝參數(shù)主要是溫度、壓力、時間、中間層材料及其厚度。焊接的主要問題是殘余應(yīng)力,因為硬質(zhì)合金與鋼擴(kuò)散形成大面積連接后,會因熱膨脹系數(shù)的失配而產(chǎn)生很大的殘余應(yīng)力,特別是在硬質(zhì)合金表面產(chǎn)生過大的殘余拉應(yīng)力,它是導(dǎo)致接頭低載荷斷裂的主要因素。采用Ni作中間層可有效地減少殘余應(yīng)力,提高接頭強(qiáng)度【21】。/ o/ X& [. b/ H( u
           2.3  鎢極惰性氣體保護(hù)電弧焊
) `5 S, n- O- g- ]           TIG焊作為一種連接硬質(zhì)合金與鋼的新方法,目前還處于試驗階段。在焊接硬質(zhì)合金時,一般采取Ni-Fe合金、純Ni、Co-Fe合金和Ni-Fe-C合金作為填充金屬。焊接過程中的主要問題是在焊縫界面處硬質(zhì)合金一側(cè)易形成有害的η相。這些η相主要是由于在焊接過程中C向焊縫金屬中擴(kuò)散,而Fe向WC中擴(kuò)散形成。大塊η相的存在是焊接接頭的抗彎強(qiáng)度低下的原因,嚴(yán)重影響了焊接接頭的韌性。在焊接YG30與45鋼的試驗中,當(dāng)大塊η相存在時,接頭的抗彎強(qiáng)度為0.960GPa;當(dāng)接頭沒有η相時,彎曲強(qiáng)度可達(dá)1.341GPa【22】。  N5 u: f. @( Y2 o9 h
           填充金屬中的Fe元素促進(jìn)η相的形成,F(xiàn)e元素含量增加,易形成大塊η相,并在界面聚集分布;而Ni元素抑制η相的形成,在熱影響區(qū)形成彌散分布的細(xì)小η相【23】。用Ni-Fe合金焊絲焊接所得焊縫硬度略高于純Ni焊絲焊接所得焊縫硬度【3】。# a% x6 S0 Q4 L$ \8 Y( _5 D
           2.4  電子束焊
6 r8 v5 j2 n! G4 q7 p           電子束作為焊接熱源具有加熱功率密度大、焊后變形小、焊縫深寬比大、規(guī)范參數(shù)調(diào)節(jié)范圍廣等優(yōu)點(diǎn),并且由于焊接熱過程極短,能在一定程度上控制元素的擴(kuò)散,抑制硬質(zhì)合金與鋼界面形成有害的η相,使接頭具有一定的抗彎強(qiáng)度,所以它有可能作為一種焊接硬質(zhì)合金的新方法。有研究表明,在焊接YG30與45鋼的試驗中,采用預(yù)熱、低電流、慢速度的焊接規(guī)范,可獲得界面結(jié)合良好的接頭,但接頭的顯微組織中有η相生成,并且分布于焊縫靠YG30一側(cè)的熔合區(qū),在界面處聚集長大,主要原因是焊接過程中硬質(zhì)合金中的C熔入焊縫以及焊縫中的Fe向硬質(zhì)合金中遷移造成的【24】。
8 t% v, @2 o/ P5 |9 R           3  硬質(zhì)合金焊接技術(shù)的展望, g1 _5 A. @& Q" C5 ~
           中國目前是世界上最大的硬質(zhì)合金生產(chǎn)與消費(fèi)國。隨著我國工業(yè)化與現(xiàn)代化進(jìn)程的加快,硬質(zhì)合金在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用會越來越廣泛,而焊接作為連接硬質(zhì)合金與鋼基金屬的一種重要方法,它將在廣闊開發(fā)硬質(zhì)合金的應(yīng)用中發(fā)揮越來越重要的作用。4 ?6 ]; [6 z- m2 x
           由于硬質(zhì)合金的高熔點(diǎn)及和基體金屬的物理性能相差較大,傳統(tǒng)的釬焊技術(shù)仍將是連接硬質(zhì)合金與鋼基金屬的主要方法,其中應(yīng)用最普遍的仍將是火焰釬焊和感應(yīng)釬焊。釬焊的可操作性較強(qiáng),可以針對不同的生產(chǎn)要求和使用場合選擇不同的加熱(釬焊)方法,也就是可根據(jù)構(gòu)件的材質(zhì)和型式尺寸,靈活選用不同的熱源、釬料及去膜方式等,實現(xiàn)接頭質(zhì)量、生產(chǎn)效率和成本的協(xié)調(diào)。然而對于普通釬焊工藝來說,其接頭強(qiáng)度和耐溫程度都不高,如何提高釬焊接頭的常溫和高溫承載能力(尤其是服役于復(fù)雜高強(qiáng)載荷下的礦山工程機(jī)械)是有待研究解決的主要問題,這些問題應(yīng)在研制新型釬料、設(shè)計適當(dāng)?shù)慕宇^型式及釬縫間隙、選定更加合理的加熱工藝參數(shù)等方面開展進(jìn)一步的試驗探索。
4 S5 h4 X/ ^# }% K9 y           擴(kuò)散焊也是連接硬質(zhì)合金與鋼基金屬的一種比較可靠的焊接方法,它的接頭強(qiáng)度和耐溫程度一般比較高,但如何抑制接頭擴(kuò)散區(qū)脆性相形成、改善接頭區(qū)的組織結(jié)構(gòu)和減少殘余應(yīng)力仍是要研究解決的主要問題。此外,擴(kuò)散焊的設(shè)備投資大、生產(chǎn)效率低和成本高等因素極大地限制了它的推廣應(yīng)用。
: ?+ q2 G* r- {, |, e           近年來在硬質(zhì)合金焊接技術(shù)方面開展的激光釬焊、電子束焊和TIG焊等新工藝試驗研究,將“熔焊”成分引入到了硬質(zhì)合金的焊接中,拓展了人們僅局限于用傳統(tǒng)釬焊方法焊接硬質(zhì)合金的視野,而且這些新方法的成功應(yīng)用,必將大有希望提高硬質(zhì)合金與鋼基金屬焊接接頭的強(qiáng)度及耐溫能力,進(jìn)一步開發(fā)硬質(zhì)合金在高端工業(yè)產(chǎn)品中的應(yīng)用。然而,這些方法目前還處于試驗室研究階段,其中還有很多問題有待探索和研究解決,包括:硬質(zhì)合金的焊接冶金學(xué)理論、填充焊絲的合金成分設(shè)計、熔合區(qū)的η相的形成與控制、焊接裂紋及變形的控制等。) w; K3 B' ]9 t: c' y
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作者: 東海fyh126    時間: 2009-11-23 12:45
頂一個,強(qiáng)。。。。。。
作者: kkaa123    時間: 2009-11-26 15:36
非常好,感謝
作者: 生命的軌跡    時間: 2012-11-9 16:44
頂。。。。!




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