[发明专利]硬质合金与钢材的电焊焊接方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种电焊焊接方法，具体地讲是指一种硬质合金与钢材的电焊焊接方法。属于焊接技术领域。

背景技术

中国目前是世界上最大的硬质合金生产与消费国。随着我国工业化与现代化进程的加快，硬质合金在工业领域的应用会越来越广泛，而焊接作为硬质合金与钢基金属相连接的一种重要方法，它将在广阔开发硬质合金的应用中发挥越来越重要的作用。

由于硬质合金的高熔点及和基体金属的物理性能相差较大，传统的钎焊技术仍是连接硬质合金与钢基金属的主要方法，其中应用最普遍的仍是火焰钎焊和感应钎焊。火焰钎焊有刃片脱焊率高、过烧倾向大、效率低等固有的缺点。感应加热钎焊的缺点是需专用设备且工艺复杂，当钎焊大厚工件时，加热温度不均匀，难于保证钎焊质量，且效率也低，故一般只适用于钎焊结构型式简单的小尺寸焊件。其他钎焊如炉、激光钎焊、电阻钎焊等等基本同钎焊。然而对于钎焊工艺来说，其接头强度和耐温程度都不高，(尤其是服役于复杂高强载荷下的矿山工程机械)是有待研究解决的主要问题。

矿山、石油开采的凿岩工具由钢质胎体与较多块硬质合金组合而成，二者的焊接是该类工具制造的关键技术。然而，迄今为止，这类工具在工程应用中的焊接仍以手工氧一乙炔火焰钎焊为主。尽管火焰钎焊有刃片脱焊率高、过烧倾向大、效率低等固有的缺点。虽然不乏有人作了真空钎焊、扩散焊、激光焊等研究，但均因需要专门工装或其他特殊附带条件而难以普及应用。究其原因，一是存在钎焊质量难以保证，工艺过程复杂，焊接接头强度和耐温程度都不高的问题。二是存在扩散焊设备复杂投资大、生产效率低和成本高等问题。显然，焊条电弧焊对多刃片的工具焊接有着更强的适应性，而且在克服钎焊的上述固有缺点方面有更大的余地。2001年9月，山东大学材料科学与工程学院的任登义、任娃和秦明君在机械工程学报37卷第9期上发表了《WC-Co硬质合金焊条电弧焊研究》的文章。提出了以金属镍为主要成份的WC-Co硬质合金焊条，用直流焊机130A电流焊制TG8、TG15和45号钢组合的试件及抗裂性试件，试件焊前不预热，焊后空冷。抗裂性试件焊后每段锤击消应力。但由于硬质合金与钢材的物理性能相差较大，特别是热膨胀系数差别较大，采用该方法焊接后硬质合金块的内应力较大，极易产生碎块和裂纹现象。

中国专利公开号：CN 101585117，公开日：2009年11月25日，发明名称《一种用于焊接硬质合金与钢件的焊条及其焊接方法》，提出了焊前将钢件在箱式加热炉中预热至400℃-450℃，将硬质合金片置于炉中预热至250℃-300℃，采用普通直流焊机和硬质合金与钢件的焊条进行焊接，焊后将焊接件置于300℃左右的保温箱中自然冷却到直至室温取出的焊接方法。其熔焊金属在500～600℃温度下具有红硬性及耐性，解决了应用在高温中的合金和钢之间的焊接问题。该焊接方法需要采用专用的焊条，仅适于WC-Co系列硬质合金块与钢基材的焊接，焊接的局限性较大，应用面较窄。

发明内容

本发明的目的是克服现有焊接方法焊接的局限性较大，应用面较窄的缺陷和不足。提供一种方法简便，适于各种焊条和硬质合金系列的硬质合金与钢材的电焊焊接方法。

本发明的技术的解决方案是：硬质合金与钢材的电焊焊接方法，包括以下的步骤：

A.将硬质合金块预热至500℃～800℃，钢材预热至200℃～400℃，焊条预热至100℃～300℃；

B.采用电焊机用焊条对硬质合金块和钢材进行电焊焊接，焊后在石灰粉或保温箱内缓慢冷却至室温。

所述的硬质合金块预热至500℃～800℃，钢材预热至200℃～400℃，焊条预热至100℃～300℃。

所述的硬质合金块为WC-Go系列硬质合金块或Ti合金系列硬质合金块。

所述的焊条为普通碳钢焊条或纯镍焊条或铸铁焊条或碳化钨焊条。

所述的钢材为碳钢或合金钢。

所述的钢材为45号钢或42CrMo钢。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明实施加工方便、容易，设备简单普通，可操作性强，特别是在焊接部位的强度和耐高温性能上，是其他焊接方法所无法相比的。本发明可使那些要求承受强冲击载荷和要求耐高温的硬质合金工具的制造得以实现。适于矿山机械、地铁隧道盾构机的掘进刀头，地质钻探钻头，凿岩工具，工程机械铲齿等工具上的硬质合金焊接。本发明方法使用方便，应用范围广泛，有利于提高硬质合金与钢基金属焊接接头的强度及耐温能力，也有利于硬质合金在高端工业产品中的进一步开发应用。

具体实施方式

以下结合附图说明和具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。