CN103658900B - 一种硬质合金模具冲压头与钢材基座的钎焊方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种硬质合金模具冲压头与钢材基座的钎焊方法，包括先将钢材基座的大方块钎焊面加工分割成互相间隔的3mm×3mm小块，小块间的沟槽宽优选为3mm，深2mm；硬质合金模具冲压头钎焊在钢材基座时，整个工件加热温度小于650℃；控制高频加热的区域，钎焊完成后，工件缓慢冷却，以降低钎焊面的内应力。有益效果是：钎焊时，但是由于小块的尺寸很小，钢材和硬质合金材料在此区域应变差异非常小；焊接冷却过程非常平衡，都是由每一个小块的边缘向内冷却，由于小块面积小，基本实现同步冷却。所以，整个焊接面应力不会出现叠加，焊接内应力减小至大方块钎焊面的10%以下；后续加工过程中，不会导致工件开裂而报废。

Description

一种硬质合金模具冲压头与钢材基座的钎焊方法
技术领域
本发明涉及一种粉末冶金行业用的模具加工方法，特别是一种硬质合金模具冲压头与钢材基座的钎焊方法。
背景技术
硬质合金属于难加工、高价值产品，在粉末冶金行业中，模具零件工作部分必须用硬质合金才能满足要求。为节约材料和加工成本，行业内普遍采用钢材做基座，工作部分采用硬质合金材料，两种不同极性的材料通过钎焊连接在一起。现有工件的硬质合金冲压头4与钢材基座5钎焊时接触面积大（如图4-5所示），在钎焊温度下，钢材基座和硬质合金冲压头线膨胀系数相差两倍以上，导致变形差异大。例如钎焊温度为650℃时，按焊接面积为45mm×45mm计算，钢材热膨胀系数为α=12×10- -6/℃，而硬质合金热膨胀系数为α=5.3×10- -6/℃；在钎焊过程中，根据线膨胀率公式△L=L×△T×α，焊接面的变形量如下：
钢材基座变形量△L1=45mm×650℃×12×10- -6/℃=0.351mm，
硬质合金变形量△L2=45mm×650℃×5.3×10- -6/℃=0.155mm，
相对变形量△L=△L1-△L2=0.351-0.155=0.196mm；
变形量差异很大，且钎焊料凝固是从工件接触面外面逐渐向中间过渡；大钎焊面整体接触，造成各处的应力叠加，最终表现为钢材基座整体受向外的拉应力，硬质合金工作部分受整体向内的压应力，应力应变方向如图4、5所示；钎焊接面积越大，变形量差异及内应力也越大。在焊接完成初期，各种应力达到宏观的平衡，而在后续加工过程中，会造成大量应力释放，出现加工开裂。
所以现有的硬质合金模具冲压头与钢材基座直接钎焊连接方法主要应用于较小焊接面的工件，对于钎焊面积为20-50mm×20-50mm及以上的大方块，极易导致工件开裂报废。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种适用于较大钎焊面积、焊接应力较小的硬质合金模具冲压头与钢材基座的钎焊方法。
本发明的技术方案是：一种硬质合金模具冲压头与钢材基座的钎焊方法，包括钎焊在钢材基座上的硬质合金模具冲压头，具体步骤为：
①先将钢材基座的大方块钎焊面加工分割成互相间隔的小块；
②将硬质合金模具冲压头钎焊在钢材基座时，整个工件加热温度小于650℃；
③控制高频加热的区域，将套在工件外的环形加热圈高度一半的平面和钢材基座与硬质合金模具冲压头的接触平面平齐放置；
④钎焊完成后，工件在常温空气中缓慢冷却，以降低钎焊面的内应力。
所述互相间隔的小块为2-4mm×2-4mm，小块之间的沟槽宽为2-4mm、深2mm。
所述互相间隔的小块优选为3mm×3mm，小块之间的沟槽宽优选为3mm，深2mm。
本发明有益效果：将钢材基座的大方块钎焊面加工分割成互相间隔的小块，钎焊时，每一个小块都会出现一个局部应力平衡，如小块局部放大图3所示；在小块局部区域内，钢件同样受到向外的拉应力，硬质合金受到向内的压应力，但是由于小块的尺寸很小，钢材基座和硬质合金模具冲压头在此区域应变差异非常小；另外，焊接冷却过程非常平衡，都是由每一个小块的边缘向内冷却，由于小块面积小，基本实现同步冷却。所以，整个焊接面应力不会出现叠加，焊接内应力减小至大方块钎焊面的10%以下；后续加工过程中，不会导致工件开裂而报废。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明的结构示意图。
图2是图1的俯视图。
图3是钢材基座钎焊面分割的小块局部放大图。
图4是现有工件的结构示意图。
图5是图4的俯视图。
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。
实施例如图1-3所示：一种硬质合金模具冲压头与钢材基座的钎焊方法，包括钎焊在钢材基座上的硬质合金模具冲压头，具体步骤为：
①先将钢材基座2的大方块钎焊面加工分割成互相间隔的3mm×3mm小块3，小块3之间的沟槽宽为3mm，深2mm；
②将硬质合金模具冲压头1钎焊在钢材基座2时，整个工件加热温度小于650℃；
③控制高频加热的区域，将套在工件外的环形加热圈高度一半的平面和钢材基座2与硬质合金模具冲压头1的接触平面平齐放置；
④钎焊完成后，工件常温空气中缓慢冷却，由于小块3的面积小，钢材基座2与硬质合金模具冲压头1基本实现同步冷却。所以，整个焊接面应力不会出现叠加，后续加工过程中，不会导致工件开裂而报废。

Claims (3)

1.一种硬质合金模具冲压头与钢材基座的钎焊方法，包括钎焊在钢材基座（2）上的硬质合金模具冲压头（1），它们的钎焊面积为20-50mm×20-50mm的大方块，由于钢材基座（2）与硬质合金模具冲压头（1）的热膨胀系数相差两倍以上，钎焊时两者变形量的差异导致大方块钎焊面内应力集聚，在后续加工中由于应力释放，造成工件开裂；
一种硬质合金模具冲压头与钢材基座的钎焊方法特征在于：
①先将钢材基座（2）的大方块钎焊面加工分割成互相间隔的小块（3）；
②将硬质合金模具冲压头（1）钎焊在钢材基座（2）时，整个工件加热温度小于650℃；
③控制高频加热的区域，将套在工件外的环形加热圈高度一半的平面和钢材基座（2）与硬质合金模具冲压头（1）的接触平面平齐放置；
④钎焊完成后，工件在常温空气中缓慢冷却，以降低钎焊面的内应力。
2.根据权利要求1所述一种硬质合金模具冲压头与钢材基座的钎焊方法，其特征在于：所述互相间隔的小块（3）为2-4mm×2-4mm，小块（3）之间的沟槽宽为2-4mm、深2mm。
3.根据权利要求2所述一种硬质合金模具冲压头与钢材基座的钎焊方法，其特征在于：所述互相间隔的小块（3）优选为3mm×3mm，小块（3）之间的沟槽宽优选为3mm，深2mm。
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