[发明专利]硬质合金重型切削刀具的焊接方法及其银基焊料

说明书

技术领域

本发明涉及重型切削刀具，特别涉及重型切削刀具的硬质合金刀片与钢质基体焊接的方法，以及焊接所使用的银基焊料。 

背景技术

重型切削刀具用于大型工件的加工，如船用发动机曲轴和大型轧辊等的加工。重型切削刀具通常采用将硬质合金刀片焊接在钢质基体上的生产方法，这种方法不仅可以解决整体合金难以加工的问题，而且可以节约很多昂贵的合金材料。 

硬质合金是难溶金属材料(WC，TiC，TaC，NeC)与过渡金属(Co，Ni，Fe)采用粉末冶金的制作工艺而成的具有金属特性的特殊工具材料。它具有高强度、高硬度、高耐磨性、抗化学腐蚀性、热膨胀系数小和高温稳定性等优异的特点，被广泛应用于金属加工刀具、耐磨零件、机械零件、航空航天和油田筑路等方面。正是硬质合金的这些独特的属性，使硬质合金具有难加工和原材料价格高等特点。特别是对于大尺寸和形状复杂的产品，硬质合金更是难以被应用。因此，整体硬质合金材料的应用受到了很大的限制。但是如果利用钢材的易加工性和价格低廉的特点，采用钢质基体与硬质合金刀片焊接的方法生产重型切削刀具，不仅可以大大提该高硬质合金的应用范围，提高产品的寿命，而且可以大幅度地降低成本。目前，对于小尺寸工件的产品，硬质合金与钢基体的焊接基本采用高频和气体焊接方式。这两种焊接方法对小尺寸的产品，具有生产速度快简单易行的优势，但对于大尺寸的工件产品，这两种焊接方法不再适用，而且由于被焊接的产品尺寸大(超过900平方毫米)，在焊接的过程中会出现如下的质量问题： 

1.焊接裂纹 

由于硬质合金刀片的热膨胀系数为5～7×10^-9与钢质基体的热膨胀系数13×10^-9相差很多，在焊接的过程中由此而产生很大的内应力，工件的 尺寸越大产生的内应力就越大，因此焊接后的工件内部产生断裂裂纹。 

2.气孔、夹杂和氧化 

在焊接的过程中，如果温度过高会造成硬质合金刀片、钢质基体和焊料表面氧化，影响焊接强度，甚至出现假焊的现象。但是如果温度过低，焊料流动性不好，会造成气孔或夹杂。所有这些因素都会造成产品质量下降、寿命降低，甚至可能完全不能使用。 

3.焊接区域的强度无法达到要求 

在焊接的过程中，在硬质合金刀片、钢质基体之间的中间相，由于硬质合金刀片中碳元素的扩散到表面与焊料形成含碳的W、Co、Ni、Fe等中间非晶态玻璃相。该项化合物熔点低，具有玻璃体的性能，因此在硬质合金刀片焊接区域的强度较低。 

发明内容

本发明所要解决的技术问题之一是提供一种硬质合金重型切削刀具的焊接方法，该焊接方法能有效避免焊接过程中产生焊接裂纹，从而确保焊接质量。 

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：本发明的硬质合金重型切削刀具的焊接方法，包括如下步骤：①焊接区域表面处理，除去油质、杂质和锈斑，并使硬质合金刀片、钢质基体的焊接面具有一定的粗燥度；②在硬质合金刀片、钢质基体焊接面上涂放焊剂和银基焊料后，将焊接体一体放入真空加热炉内，焊接体上放置金属块配重；③向真空加热炉内充入惰性气体后，加温至600～640℃并保温；④降温至280～300℃并保温后，最终降至室温完成焊接。 

所述步骤③中，加温升温速度为1～5度/秒，保温时间为1～3分钟。 

所述步骤④中，降温速度为3～8度/秒，保温时间为60～100分钟。 

本发明所要解决的另一技术问题是提供一种用于上述硬质合金重型切削刀具的焊接方法的银基焊料。该银基焊料按重量百分比的组分为Ag40～50％、Cu20～30％、Zn18～25％、Sn1～3％、Ni1～3％、杂质。 

在上述技术方案中，所述杂质和含量按重量百分比为：S≤0.02～0.1％、P≤0.01～0.05％、O≤0.02～0.1％、N≤0.02～0.1％。

本发明的有益效果是，能有效地避免避免焊接过程中产生焊接裂纹，从而确保焊接质量；银基焊料熔点低、滋因性好，在焊接的过程中可降低内应力，及防止材料表面氧化，保证均匀焊接。 

附图说明

本说明书包括如下一幅附图： 

图1是本发明硬质合金重型切削刀具的焊接方法中焊接温度与时间的关系曲线图。 

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。 

本发明重型切削刀具的焊接方法，包括如下步骤：