[发明专利]在硬质合金长条薄壁件上焊接不锈钢筒形零件的工艺

说明书

 

技术领域

本发明涉及一种焊接工艺，具体涉及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。

背景技术

在硬质合金长条薄壁件上焊接不锈钢筒形零件，如在烟机合金刀（卷烟厂生产用刀具）上焊接不锈钢内丝螺母，是整个烟机合金刀加工成成品的最后一步。该烟机合金一般为YL10.02硬质合金，刀片薄片长条状，其中间和两端各有一盲孔。把不锈钢圆柱螺母（如1Cr17不锈钢，螺母底部有1×45°的倒角），安放到烟机合金刀的的盲孔内（盲孔深度只有1mm），即便是用手来安放好，把螺母安放直、位置正，都很有难度。最后把螺母用钎焊的焊接方法固定在合金刀上（成品如图1所示）。在焊接时，由于气焊火焰的吹力，和在加添焊料时手的不小心地抖动，都有可能使螺母偏移盲孔，造成焊件偏斜，成为废品。

该项工艺涉及薄片长条硬质合金的钎焊和硬质合金与不锈钢异种金属的焊接工艺。YL10.02硬质合金是细颗粒硬质合金，在钎焊焊接中最易产生裂纹，而对于长条薄壁件的YL10.02硬质合金的焊接，由于刀片受热温度不均匀，往往使合金刀片产生内应力，就更容易产生裂纹，合格率只有60%左右，成本浪费极大。同时对于YL10.2与1Cr17不锈钢异种金属的焊接难度大，一直在温度上不能控制焊，导致脱焊，而且铁素体不锈钢在焊接时常会在其表面形成氧化层，给钎焊带来许多困难。

发明内容

针对上述缺陷，本发明提供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，主要针对不锈钢（特别是1Cr17铁素体不锈钢）筒形零件与硬质合金（特别是YL10.02硬质合金）长条薄壁件的焊接工艺进行改进，解决了在硬质合金刀片上焊接不锈钢异种金属的难题，避免了硬质合金产生裂纹的缺陷。 

本发明进一步提供一种焊接夹具，在焊接中能快速把不锈钢筒形零件安放装配到位，装配精度高。

    经过大量研究发现，造成铁素体不锈钢（尤其是1Cr17铁素体不锈钢）与硬质合金（尤其是YL10.02硬质合金）长条薄壁件焊接困难和废品容易产生的原因主要有五点：

（1）在合金刀片上焊接不锈钢属于异种金属的钎焊。硬质合金和不锈钢在加热时的线膨胀系数差别很大，从1:2到1:3左右。当钎焊加热时，硬质合金和不锈钢都自由膨胀，在焊后的冷却收缩过程中，不锈钢件要比硬质合金的收缩量大些，由于焊缝已牢固的将硬质合金和不锈钢将焊在一起，不允许它们各自自由收缩，因而它们之间的收缩差除了依靠极薄的焊缝的塑性来抵消一小部分外，绝大部分为应力状态存在着。这种应力在焊缝处成压应力，在硬质合金上表面成拉应力。当拉应力大于硬质合金的抗拉强度时，就会在硬质合金的表面产生裂纹，甚至断裂。

（2）不锈钢特殊的钎焊性能的影响。不锈钢钎焊中主要问题是表面存在的氧化膜严重影响钎料的润湿和扩散。因为不锈钢中含有许多的Cr，有的还有Ni、Ti、Mn、Mo等元素，它们在表面形成多种氧化物和复合氧化物，较难去除。

（3）不锈钢和硬质合金的加热状态对焊接的影响。不锈钢的钎焊温度不应高于900℃，否则晶粒会严重长大。同时又要避免在不锈钢的敏化温度（450℃~850℃）焊接停留的时间过长。除此之外，不锈钢在钎焊时还有应力开裂倾向。

（4）硬质合金长条薄片在刚开始焊接加热时，容易产生突然炸裂。在氧炔焰加热钎焊时，如果用火焰的高温区（火焰的核心区和还原区交界处的温度为3000℃）直接烧硬质合金，使硬质合金表面局部升至高温，就会产生裂纹。

（5）在焊接时，不锈钢螺母平整的安放入盲孔调整时间太长。整个校正和安放过程都是在工件加热焊接中进行的，导致焊件在高温停留的时间过长，硬质合金刀体表面和不锈钢表面就会产生氧化、过烧、焊缝未溶合现象，甚至出现裂纹。

因此，在薄片长条硬质合金的钎焊中主要是控制裂纹和内应力，在不锈钢异种金属的焊接时主要是在焊接时的温度控制和焊接工艺。为了解决上述烟机合金刀焊接中遇到的这五大难题，经过反复的实验和尝试，确定了一种可行的在硬质合金长条薄壁件上焊接不锈钢筒形零件的工艺，该工艺包括下述步骤：

（a）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 ℃；

（b）将硬质合金长条薄壁件迅速从炉中取出，把不锈钢筒形零件快速定位在硬质合金长条薄壁件的待焊位置，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；