焊接刀產(chǎn)生裂紋的原因及其防止辦法

各種牌號(hào)的硬質(zhì)合金其強(qiáng)度越高，在釬焊過(guò)程中發(fā)生裂紋的可能性越小。在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，用于精加工或超精加工的高硬度、高耐磨性合金刀片(如YD15、YG3X、YN10等)在釬焊時(shí)容易產(chǎn)生裂紋。我公司負(fù)責(zé)焊接刀的生產(chǎn)及質(zhì)量管理，焊接刀產(chǎn)生裂紋是影響焊接刀質(zhì)量的主要問(wèn)題之一。本文闡述了焊接刀產(chǎn)生裂紋的原因及防止辦法，從多角度進(jìn)行了詳細(xì)地分析，有效地解決了長(zhǎng)期困擾焊接刀生產(chǎn)的問(wèn)題。

一、焊接刀裂紋形成的機(jī)理及類(lèi)型

1.加熱對(duì)硬質(zhì)合金形成裂紋影響硬質(zhì)合金刀片與鋼(刀桿)的熱膨脹系數(shù)相差較大，而且合金的導(dǎo)熱性能也較刀體材料差，若在焊接時(shí)快速加熱會(huì)產(chǎn)生很大內(nèi)應(yīng)力，促使刀片在焊接層處熱應(yīng)力過(guò)大導(dǎo)致刀片崩裂。

因此焊接溫度控制在約大于焊料溶點(diǎn)30℃～50℃。選用的焊料其熔點(diǎn)應(yīng)低于刀桿熔點(diǎn)60℃，焊接時(shí)火焰應(yīng)由下向上均勻加熱慢慢預(yù)熱進(jìn)行焊接，因此要求刀槽與刀片焊接面形成一致。局部過(guò)熱會(huì)使刀片本身或刀片與刀桿的溫差較大(大與厚的刀片更為嚴(yán)重)，熱應(yīng)力將使刀片刃口崩裂。所以要求預(yù)熱時(shí)先對(duì)刀桿預(yù)熱，若刀片與刀桿一起加熱應(yīng)前后左右往返移動(dòng)火焰進(jìn)行加熱，這樣可避免熱量集中造成局部過(guò)熱而產(chǎn)生裂紋。

2.刀槽形狀對(duì)裂紋形成的影響刀槽的形狀與刀桿焊接面不一致或相差較大，形成封閉式或半封閉式的槽形，易造成焊接面過(guò)多和焊層過(guò)大，由于熱膨脹之后收縮率不一致，也易在刀片焊接處造成應(yīng)力過(guò)大，形成崩裂。在滿(mǎn)足使用所需要的焊縫強(qiáng)度要求下，盡可能減少釬焊面的面積。

3.冷卻對(duì)硬質(zhì)合金形成裂紋的影響焊接中或焊接后進(jìn)行冷卻或急速冷卻以及焊劑脫水不良，都會(huì)使刀片產(chǎn)生爆裂而裂紋貫通。因此要求焊料有良好的脫水性。焊后絕對(duì)不能放在水中急速冷卻，要放在石灰、石棉粉、砂子等中緩慢冷卻。最好緩冷后在300℃左右保溫6小時(shí)以上隨爐冷卻。

4.刀槽底面有缺陷對(duì)裂紋形成的影響刀片和刀槽的接觸面不平整，如有黑皮麻坑、局部不平等原因，使焊接不能形成平面結(jié)合，造成焊料分布不勻，這樣不但影響焊縫強(qiáng)度而且引起應(yīng)力集中，導(dǎo)致刀片斷裂，因此，刀片要研磨接觸面，對(duì)刀片刀槽的焊接面應(yīng)清洗干凈。

在銑刀片槽與刀片配合過(guò)程中，要求刀片伸出刀桿支承部分不大于0.5mm，如果刀片伸出刀桿支承部分過(guò)大或刀桿支承部分較弱，就會(huì)使刀具在焊接過(guò)程中承受拉力而產(chǎn)生斷裂現(xiàn)象。

5.刀片二次加熱對(duì)裂紋形成的影響刀片在釬焊后，紫銅釬料沒(méi)有完全填滿(mǎn)縫隙，個(gè)別出現(xiàn)虛焊，有的刀具在出爐過(guò)程中，刀片在刀桿上掉下來(lái)，因此需二次加熱，這樣一來(lái)，粘結(jié)劑Co嚴(yán)重?zé)龘p，WC晶粒長(zhǎng)大，有可能直接導(dǎo)致刀片裂紋。二、焊接應(yīng)力引起裂紋的特征

硬質(zhì)合金刀片上出現(xiàn)裂紋，在某種情況下是由于焊接應(yīng)力過(guò)高，超過(guò)了硬質(zhì)合金刀片的強(qiáng)度而產(chǎn)生的。在焊接刀具時(shí)，刀體的高度hc應(yīng)大于刀片高度ht3倍。如hc/ht，在焊接后，容易引起合金刀片斷裂；若hc/ht<3，硬質(zhì)合金表層產(chǎn)生拉應(yīng)力，也容易出現(xiàn)裂紋；當(dāng)hc/ht=4～5時(shí)，硬質(zhì)合金表層無(wú)顯著應(yīng)力，故不易產(chǎn)生裂紋，即使有裂紋也不明顯；在hc/ht<8時(shí)，在焊接層上就產(chǎn)生均布載荷。而合金刀片彎曲沿合金刀片厚度方向產(chǎn)生拉應(yīng)力，在焊接層的強(qiáng)度超過(guò)合金本身的力分布就更為復(fù)雜，因?yàn)椴皇窃谝粋€(gè)面上接合，而在兩個(gè)、三個(gè)或四個(gè)面上結(jié)合。此外，硬質(zhì)合金迅速加熱和快速冷卻時(shí)，由于熱量分布不均，都可能產(chǎn)生顯著的瞬時(shí)應(yīng)力。在快速加熱時(shí)，硬質(zhì)合金外層受壓應(yīng)力，中間則受拉應(yīng)力。超過(guò)允許的加熱速度時(shí)，就可能出現(xiàn)裂紋或內(nèi)部的不可見(jiàn)裂紋。硬質(zhì)合金焊接時(shí)，快速冷卻也是很危險(xiǎn)的，在這種情況下，外層上會(huì)出現(xiàn)拉應(yīng)力，而引起合金出現(xiàn)裂紋。