CN101856758A

CN101856758A - 硬质合金钢制件与45钢制件的焊接方法

Info

Publication number: CN101856758A
Application number: CN 201010185978
Authority: CN
Inventors: 包晔峰; 杨华山; 蒋永锋
Original assignee: Changzhou Campus of Hohai University
Current assignee: Changzhou Campus of Hohai University
Priority date: 2010-05-28
Filing date: 2010-05-28
Publication date: 2010-10-13
Anticipated expiration: 2030-05-28
Also published as: CN101856758B

Abstract

本发明所公开的是一种硬质合金钢制件与45钢制件的焊接方法，以其焊前预处理是在碱洗除油、脱脂和酸洗活化处理后，在硬质合金钢制件焊接面镀上一层Ag-Cu-Zn-Sn钎料；而两者的焊接，是在氩气保护条件下，经电感应加热至600～900°，保温0～20s实施焊接的，且焊后实现缓慢冷却为主要特征。具有工艺性能良好，表面不会产生氧化，焊接质量可靠等特点。

Description

硬质合金钢制件与45钢制件的焊接方法

技术领域

本发明涉及一种硬质合金钢制件与45钢制件的焊接方法，属于金属焊接技术。

背景技术

硬质合金具有硬度高、耐磨、强度和韧性较好以及耐热、耐腐蚀等优良性能，特别是它的高硬度和耐磨性，即使在500℃的温度条件下也基本保持不变，在1000℃时仍有很高的硬度，而被广泛用于刀具、量具、模具和采掘工具等领域。但硬质合金是以高硬度难熔金属的碳化物(WC、TiC)微米级粉末为主要成分，以钴(Co)、镍(Ni)等为粘结剂，它与45钢虽然可以焊接，但焊接时容易出现裂纹或虚焊等现象。目前，硬质合金与45钢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、等离子弧焊和电子束焊等。然而硬质合金与45钢焊接时，由于硬质合金的线膨胀系数(4.1～7.0×10^-6/℃)与45钢的线膨胀系数(14.67～11.59×10^-6/℃)相比差别很大，硬质合金的线膨胀系数只有45钢的线膨胀系数的1/3～1/2左右。加热时硬质合金和45钢都自由膨胀，但冷却时45钢的收缩量比硬质合金大得多，此时焊缝45钢处于受压状态，而硬质合金表面处于受拉状态，这使得硬质合金的表面及焊缝处可能产生微裂纹。此外，硬质合金在空气中加热至800℃时，硬质合金表面易氧化，生成疏松的氧化物层，同时伴随有脱碳现象。当加热至950～1100℃时，硬质合金表面层会发生急剧的氧化，而氧化层的存在，易产生虚焊等问题。因而提供一种能够避免上述问题产生的硬质合金钢与45钢的焊接方法，便成为业内人士的期待。

发明内容

本发明旨在提供一种工艺性能良好，在焊接过程中焊接件不会产生表面氧化，焊接质量可靠的硬质合金钢制件与45钢制件的焊接法，以满足硬质合金钢制件与45钢制件结构连接的需要。

本发明实现其目的的技术方案是：

一种硬质合金钢制件与45钢制件的焊接方法，分别对焊接工件硬质合金钢制件和45钢制件表面的焊前预处理，硬质合金钢制件与45钢制件焊接，和焊接工件冷却处理，其创新点在于，

a、所述焊前预处理是，先采用碱洗液除油脱脂，酸洗液表面活化，然后在活化后的硬质合金钢制件的焊接部位表面电沉积一层银-铜-锌-锡合金钎料；再用纯净水洗净、吹风吹干后，用金属箔纸包裹备用；

b、所述硬质合金钢制件与45钢制件的焊接，是将焊接工件45钢制件与经a步骤表面镀有所述合金钎料的硬质合金钢制件加上钎剂，按对接要求定位后，放置在密封焊接装置内，在惰性气体保护条件下，用固态感应加热装置，将所述焊接工件加热至600～900℃，保温0～20s，实施焊接工件的焊接；

c、所述焊接工件冷却处理是缓慢冷却处理，先将焊后工件空冷10～100s后，再放进水中冷却3～30s。

由以上所提供的技术方案可以明了，本发明由于首先在硬质合金钢制件的焊接部位表面镀上一层银-铜-锌-锡合金钎料，然后在与45钢的焊接部位对接定位后，在密封的焊接装置中，在氩气保护条件下，经电感应加热，令所述钎料熔融而实现两者的焊接，且其焊后的冷却采取两种介质的缓慢冷却，从而避免了工件表面的氧化和焊缝产生微裂纹等问题，从而保证了焊接质量，实现了本发明的目的。

在上述技术方案中，本发明主张，所述除油脱脂碱洗液的组分及各组分的单位体积的重量含量是，氢氧化钠15～40g/L，碳酸钠5～30g/L，OP乳化剂1～5滴(合0.05～0.2mL)；除油脱脂时间为5～15min。但不局限于此。

在上述技术方案中，本发明主张，所述表面酸洗活化液的组分及各组分的重量百分含量是，硫酸3～15％，盐酸1～20％；酸洗活化时间为3～15min。但不局限于此。

在上述技术方案中，本发明主张，所述硬质合金钢制件表面电沉积的银-铜-锌-锡合金钎料各组分的重量百分含量是，银45～55％，铜25～35％，锌10～20％，锡0～10％。其中银的含量，在所承受的载荷，传递的力矩等较小工况下的焊接件，可以通过试验，而适当减量，以降低其制备成本。

上述技术方案得以实施后，本发明所具有的工艺性能良好，焊接过程工件不会产生表面氧化，焊接质量可靠等特点，是显而易见的。

附图说明

图1是本发明一种具体实施方式的工艺流程图。

具体实施方式

参读附图1。一种硬质合金钢制件与45钢制件的焊接方法，其具体实施方式依次按以下步骤进行：

步骤一：对硬质合金钢制件和45钢制件表面采用15～40g/L NaOH，5～30g/L Na₂CO₃，1～5滴OP-10乳化剂碱洗液除油、脱脂5～15min，再采用3％～15％H₂SO₄，1％～20％HCL酸洗活化液活化3～13min。

步骤二：对活化后的硬质合金钢表面采用电沉积法沉积一层银-铜-锌-锡合金纤料，钎料的成分重量百分含量为：银45％～55％，铜25％～35％，锌10％～20％，锡0％～10％；

步骤三：表面处理后的硬质合金钢用蒸馏水洗净，吹风机吹干，用锡纸包好以防灰尘等杂物的附着。

步骤四：加常用钎剂于硬质合金钢和45钢需焊合处，将工件放入密封的焊接装置内，对焊接装置通99.99％氩气保护0～20s，再采用固态感应加热设备加热至600～900℃，保温0～20s。

步骤五：焊接后的工件采用先空冷10～100s，再放入城市公共自来水中水冷3～30s的缓冷方式，避免裂纹和残余应力的产生。

实施例1、

对硬质合金钢制件和45钢制件采用30g/L NaOH，20g/L Na₂CO₃，1～2滴OP-10乳化剂碱洗液除油、脱脂5～15min，再采用6.5％H₂SO₄，8％HCL配制成的酸洗活化液对硬质合金钢制件表面进行活化处理10min，用蒸馏水清洗晾干备用。再对活化后的硬质合金钢制件焊接部位表面，采用电沉积法沉积一层银-铜-锌-锡合金钎料，其组分重量百分含量为：银50％，铜30％，锌15％，锡5％。表面处理后的硬质合金钢制件用蒸馏水洗净，吹风机吹干，用锡纸包好以防灰尘等杂物的附着。再加钎剂于硬质合金钢制件和45钢制件的焊合处，将工件放入密封焊接装置内，对焊接装置通99.99％氩气保护3s，采用固态感应加热设备(高频电感应加热器)加热至800℃，保温8s，焊接后的工件空冷30s，再放入城市公共自来水中水冷3s。

焊接后的工件焊缝熔合良好，无裂纹和残余应力等缺陷，满足了某些领域特定的使用要求。

本发明小试效果是十分令人满意的。

Claims

1.一种硬质合金钢制件与45钢制件的焊接方法，分别对焊接工件硬质合金钢制件和45钢制件表面的焊前预处理，硬质合金钢制件与45钢制件焊接，和焊接工件冷却处理，其特征在于，

2.根据权利要求1所述的硬质合金钢制件与45钢制件的焊接方法，其特征在于，所述除油脱脂碱洗液的组分及各组分的单位体积的重量含量是，氢氧化钠15～40g/L，碳酸钠5～30g/L，OP乳化剂1～5滴；除油脱脂时间为5～15min。

3.根据权利要求1所述的硬质合金钢制件与45钢制件的焊方法，其特征在于，所述表面酸洗活化液的组分及各组分的重量百分含量是，硫酸3～15％，盐酸1～20％；酸洗活化时间为3～15min。

4.根据权利要求1所述的硬质合金钢制件与45钢制件的焊接方法，其特征在于，所述硬质合金钢制件表面电沉积的银-铜-锌-锡合金钎料各组分的重量百分含量是，银45～55％，铜25～35％，锌10～20％，锡0～10％。