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钨钢焊接技术分析

                                                                      钨钢焊接技术分析


       钨钢是具有高硬度和高强度的工具材料,具有耐高温、耐腐蚀、耐磨损耐用的特性,同时也具有很高的脆性,其抗冲击韧性不如一般常用合金钢材,因钨钢的提炼、制取及生产烧结工艺复杂,又因钨是稀有贵金属,属战略战备物资,是以其价格比常用合金钢材贵许多。鉴于此,人们着眼于成本的考虑,常将钨钢与其它常用钢材通过焊接的方法制成钨钢合金工具或是钨钢合金刀具和耐磨零件等。

       钨钢与钢的焊接主要用于机械加工的刀具、刃具、模具、采掘工具和以耐磨作为主要性能的各种零部件,特点是可以节省大量的贵重金属,降低生产成本,提高零部件的使用寿命。钨钢工具和钨钢刀具在各工业部门已经得到广泛的应用,并收到了显著的效果,能显著提高生产效率和产品质量。 钨钢的焊接特点 

       钨钢主要用于制造刀具、量具、模具、采掘工具以及整体刀具等双金属结构。切削部分为钨钢,基体为碳素钢或低合金钢,通常为中碳钢。这类工件在工作时受到相当大的应力作用,特别是压缩弯曲、冲击或交变载荷,要求接头强度高、质量可靠。钨钢具有高硬度和耐磨性好的特点,但也存在脆性高、韧性差等缺点。 大部分钨钢工具是用焊接的办法镶嵌在中碳钢或低合金钢基体上使用,焊接工艺与钨钢的使用性能密切相关,焊接性能的好坏直接影响到钨钢的使用效果。

       一般焊接性特点:

 钨钢含有较高含量的碳化物和合金元素,虽然可以进行焊接加工,但焊接时容易出现淬硬组织和裂纹。必须采取有效的工艺措施,才能获得满意的焊接接头。目前生产中钨钢与钢焊接常用的焊接方法有氧-乙炔火焰钎焊、真空钎焊、电弧焊、惰性气体保护焊、摩擦焊、等离子弧焊、真空扩散焊和电子束焊等。

 钨钢与钢焊接时有如下的特点:

  线膨胀系数与钎焊裂纹的关系 钨钢的尺寸比较小,一般是固定在一个比较厚大的钢支撑材料上使用。钎焊是把钨钢和基体金属连接在一起的有效焊接方法。钨钢的线膨胀系数(4.17.0×10-6/℃)与普通钢的线膨胀系数(12×106℃-1)相比差别很大,钨钢只有钢的1/31/2左右。加热时钨钢和钢都自由膨胀,但冷却时钢的收缩量比钨钢大得多。此时焊缝处于受压力状态,而在钨钢表面上则承受拉应力。如果残余应力大于钨钢的抗拉强度时,钨钢的表面就可能产生裂纹。这是钨钢钎焊时产生裂纹的最主要原因之一。

  硬度与裂纹敏感性的关系 钨钢的硬度与耐磨性和焊接裂纹敏感性成正比,钨钢的硬度越高,钎焊时产生裂纹的可能性越大。而且,一般精加工或超精加工所用的钨钢,在钎焊时容易发生裂纹。根据不同牌号的钨钢的硬度和强度大小可以判断钨钢的焊接裂纹敏感性,由差到好的排列顺序如下

   YG YG3XYG3YG4YG6XYG6YG8YG11YG15

     YT YT60YT30YW1YT15YW2),YT14YT5 

以上两类钨钢,从左至右表明硬度和耐磨性逐渐降低,而强度和韧性增加,钎焊裂纹发生的可能性减小。 

        焊接残余应力的影响 焊接区域的残余应力是一种潜在的危害,尽管焊接后钨钢工件上不一定能马上发现裂纹,但在随后的刃磨、保管或使用过程中却容易产生裂纹,造成工具报废。当钨钢的钎焊面积越大时,产生的焊接残余应力越大,发生裂纹的可能性也越大。 在焊接钨钢工具时,必须使焊接残余应力尽量减小。焊接时必须采取措施减小钎焊应力,可采取降低钎焊温度、焊前预热及缓冷、选用塑性好的钎料、加补偿垫片、改进接头结构等措施。钎焊大面积钨钢时,无论强度高低,均应采取特殊措施,以减小焊接应力和防止裂纹的产生。

    氧化问题 钨钢在空气中加热到800℃以上时,钨钢的表面开始氧化,生成疏松的氧化物层,同时伴随有脱碳现象。当加热至9501100℃时,表面层会发生急剧的氧化,形成的氧化薄膜使钨钢变脆,降低力学性能。表面氧化层的存在,也降低了焊缝的强度、硬度。在焊接时采取措施尽量减少钨钢焊接部位的氧化现象,是提高焊接质量的重要措施。

          在天气寒冷的地方,焊接好的钨钢产品,最好用生石灰保湿,在焊接的时候,钨钢剧烈的加温,一旦停止加温,钨钢再次遇冷,导致钨钢开裂。为了钨钢的焊接牢固,尽量放一些助焊剂。

 

目前,东莞市焱君精密模具制造厂采用的焊接工艺是:铜焊

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