CN110238472A - Yg8硬质合金工件与dc53冷作模具钢工件焊接方法 - Google Patents

Yg8硬质合金工件与dc53冷作模具钢工件焊接方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种YG8硬质合金工件与DC53冷作模具钢工件焊接方法：第一步、除去工件焊接处的油污与氧化膜；第二步、将待焊接的YG8硬质合金工件焊接处同待焊接的DC53冷作模具钢工件焊接处以间隔开一间隙的方式对接在一起形成焊件对，在间隙内填充纯铜；第三步、将焊件对在真空环境下升温到设定温度并保持设定的时长使得纯铜熔化且YG8硬质合金工件与DC53冷作模具钢工件仍旧保持为固态，熔化的纯铜同时渗入YG8硬质合金工件与DC53冷作模具钢工件内；第四步、使焊件对降温从而使得YG8硬质合金工件与DC53冷作模具钢工件焊接在一起。本发明具有焊合率高的优点，解决了现有的方法焊接YG8硬质合金工件与DC53冷作模具钢工件时焊合率低的问题。

Description

YG8硬质合金工件与DC53冷作模具钢工件焊接方法
技术领域
本发明涉及焊接技术领域，尤其涉及一种YG8硬质合金工件与DC53冷作模具钢工件焊接方法。
背景技术
将YG8硬质合金工件与DC53冷作模具钢工件焊接在一起的方法通常为钎焊。现有的钎焊方法用于焊接YG8硬质合金工件与DC53冷作模具钢工件时，存在焊合率的，焊接处连接强度低的不足。
发明内容
本发明提供了一种焊合率高的YG8硬质合金工件与DC53冷作模具钢工件焊接方法，解决了现有的方法焊接YG8硬质合金工件与DC53冷作模具钢工件时焊合率低的问题。
以上技术问题是通过下列技术方案解决的：一种YG8硬质合金工件与DC53冷作模具钢工件焊接方法：第一步、除去待焊接的YG8硬质合金工件焊接处油污与氧化膜，除去待焊接的DC53冷作模具钢工件焊接处的油污与氧化膜；第二步、将待焊接的YG8硬质合金工件焊接处同待焊接的DC53冷作模具钢工件焊接处以间隔开一间隙的方式对接在一起形成焊件对，在所述间隙内填充纯铜；第三步、将所述焊件对在真空环境下升温到设定温度并保持设定的时长使得纯铜熔化且YG8硬质合金工件与DC53冷作模具钢工件仍旧保持为固态，熔化的纯铜同时渗入YG8硬质合金工件与DC53冷作模具钢工件内；第四步、使焊件对降温从而使得YG8硬质合金工件与DC53冷作模具钢工件焊接在一起。本发明中的纯铜是指质量百分比为99.5%Cu和0.5%Ag的铜构成的铜。
作为优选，所述间隙为0.1-0.2mm。能够提高焊接质量。
作为优选，第三步中的真空状态的真空度为小于十的负三次方帕，所述设定温度为1100-1160℃，升温速度为10℃/min。
作为优选，第三步中的升温过程中在若干个设定的温度区间内保温对应的设定时长。能够提高焊接质量。
作为优选，所述若干个设定的温度区间内保温对应的设定时长分别为：700-750℃保温8-12分钟， 810-840℃保温9-11分钟， 918-946℃保温12-15分钟。
作为优选，第二步中形成焊件对的具体方法为：在YG8硬质合金工件与DC53冷作模具钢工件二者中的一者中开设连接孔、另一者上形成连接头，将连接头插入连接孔内；形成所述间隙的具体方法为：将纯铜制作为铜套，将铜套套设在所述连接头上，通过铜套的限位来维持所述间隙。能够提高焊接处的连接强度。
作为优选，通过机械方式去除掉工件焊接处的构成工件的材料来进行与氧化膜并进而形成所述连接孔和连接头。机械方式可以为切、削、镗和钻等。因为刚加工出的连接头和连接孔没有氧化层，在连接孔和连接头加工好后形成氧化层前即进行钎焊，从而能够省却不要去除氧化层。
作为优选，所述连接孔为盲孔，所述铜套为盲套，所述盲套的盲端的端面上设有连通孔，所述铜套熔化后将所述连接头的端面和连接孔的底壁也焊接在一起，在所述连接孔的底壁上设置抽气孔和在连接孔的开口端设置喇叭口段，将套设有铜套的连接头插入连接孔内后，在所述喇叭口段内装入纯铜粉，通过所述抽气孔进行抽气，使得所述纯铜粉填充到连接头、套筒和连接孔之间的间隙内，所述连接头沿竖向延伸。能够通过焊接强度。
作为优选，所述铜套同所述连接头之间的间隙和连接孔同连接套之间的间隙都小于0.01毫米，所述铜套的盲端的上表面上设有若干上隔离凸起，所述上隔离凸起隔离在铜套和连接头的端面之间而使得铜套和连接头的端面之间形成上腔，所述铜套的盲端的下表面上设有若干下隔离凸起，所述下隔离凸起隔离在铜套和连接孔的盲端之间而使得铜套和连接头的盲端之间形成下腔，所述连接头上设有贯通至上腔的连接头部螺纹沟槽，所述连接孔的周面上设有连通下腔和喇叭口段的连接孔部螺纹沟槽；通过所述抽气孔进行抽气时，喇叭口段内的纯铜粉经所述连接头部螺纹沟槽进入所述上腔、经所述连接孔部螺纹沟槽进入所述下腔。能够提高焊接强度。
作为优选，所述连接孔部螺纹沟槽同连接头部螺纹沟槽沿上下方向错开。不错开则钎焊时形成的铜层会比较后，该方式能够即保持焊接时铜粉的流道通畅性、又能够降低焊接好后铜层的厚度以提高焊接强度。
作为优选，所述真空环境为钎焊装置的真空室。
作为优选，所述钎焊装置包括真空室、汇流室和给真空室进行加热的加热器，所述真空室设有第一出气孔和第二出气孔，所述汇流室腔设有抽真空接口，所述第一出气孔同所述汇流室连通，所述第二出气孔通过出气管同所述汇流室连通，所述出气管上设有控制阀，所述第一出气孔设有封盖，所述封盖设有连通第一出气孔和真空室的气道，所述气道的孔径小于钎焊时钎料颗粒的颗粒度。能够利用抽真空排出气体的气流驱动钎料进入量焊接工件的连接处。
作为优选，所述加热器包括位于所述真空室外部的电磁炉和位于真空室内部的铁质加热盘，所述电磁炉产生的磁场位于所述真空室内，所述铁质加热盘位于所述电磁炉产生的磁场内。即能够对真空室内的物体进行加热，又能够克服电源连接处进行密封的不便。还能够使得电磁炉的部件远离热源。
作为优选，所述真空室内设有载物垫，所述封盖设置在所述载物垫上，所述封盖和载物垫都为云母制作而成，所述铁质加热盘连接在所述载物垫的上表面上。能够防止焊接过程中将工件同铁质加热盘黏连在一起
作为优选，所述封盖向上突出于所述载物垫。防黏连效果更好。
作为优选，所述真空室内设有载物垫，所述封盖设置在所述载物垫上，所述封盖为云母制作而成。
作为优选，所述封盖向上突出于所述载物垫。
作为优选，所述真空室包括桶体和桶盖，所述桶盖和桶体之间设有密封圈，所述桶盖通过真空室内外部的压差按压在所述密封圈上而同桶体密封连接在一起。取放被焊接的工件时方便，进行真空室的密封时方便。
本发明具有下述优点：采用纯铜作为钎料，无需钎剂即可实现YG8硬质合金与DC53钢的钎焊；钎缝处强度好、没有裂纹；焊合率达97%以上。
附图说明
图1为本发明实施例一的焊件对的示意图。
图2为本发明实施例二进行焊接时的示意图。
图3为图2的局部放大示意图。
图中：YG8硬质合金工件1、DC53冷作模具钢工件2、连接孔3、连接头4、抽气孔5、喇叭口段6、汇流室7、桶体8、桶盖9、密封圈10、第一出气孔11、第二出气孔12、抽真空接口13、出气管14、控制阀15、封盖16、气道17、电磁炉18、铁质加热盘19、载物垫20、铜套21、连通孔22、上隔离凸起23、上腔24、下隔离凸起25、下腔26、连接头部螺纹沟槽27、连接孔部螺纹沟槽28。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明作进一步的说明。
实施例一，参见图1，一种YG8硬质合金工件与DC53冷作模具钢工件焊接方法：第一步、除去待焊接的YG8硬质合金工件1焊接处油污与氧化膜，除去待焊接的DC53冷作模具钢工件2焊接处的油污与氧化膜；第二步、将待焊接的YG8硬质合金工件焊接处同待焊接的DC53冷作模具钢工件焊接处以间隔开一间隙的方式对接在一起形成焊件对，在所述间隙内填充纯铜；具体为在YG8硬质合金工件1中开设连接孔3、在DC53冷作模具钢工件上形成连接头4。连接孔为盲孔。在连接孔的底壁上设置抽气孔5。连接头沿竖向延伸。在连接孔的开口端设置喇叭口段6。将连接头插入连接孔内。使连接头的周面和连接孔的周面之间形成间隙，使连接头的端面和连接孔的底壁之间也形成间隙。以上间隙为0.1-0.2mm。将纯铜制作而成的纯铜粉填充到间隙内且填充满间隙。第三步、将所述焊件对在真空环境（如真空钎焊炉内）下升温到设定温度、具体为1100-1160℃并保温设定时长、具体为15-30分钟，使得纯铜熔化且YG8硬质合金工件与DC53冷作模具钢工件仍旧保持为固态，熔化的纯铜同时渗入YG8硬质合金工件与DC53冷作模具钢工件内；第四步、使焊件对降温从而使得YG8硬质合金工件与DC53冷作模具钢工件焊接在一起。第三步中的真空状态的真空度为小于十的负三次方帕即0.001帕。第三步中的升温速度为10℃/min。第三步中的升温过程中还在若干个设定的温度区间内保温对应的设定时长。若干个设定的温度区间内保温对应的设定时长分别为：700-750℃保温8-12分钟， 810-840℃保温9-11分钟， 918-946℃保温12-15分钟。已经第三部的具体升温过程中，首先将温度升温到700-750℃保温8-12分钟，然后继续升温到810-840℃并保温9-11分钟，再继续升温到918-946℃并保温12-15分钟，最后继续升温到1100-1160℃并保温15-30分钟。
焊接好后连接头的周面和下端面都同YG8硬质合金工件钎焊在一起。
实施例二，同实施例一的不同之处为：
参见图2和图3，本实施例为通过钎焊装置来完成的，该钎焊装置包括真空室、汇流室7和给真空室进行加热的加热器。真空室包括桶体8和桶盖9。桶盖和桶体之间设有密封圈10。密封圈固定在桶体的上端面上，桶盖搁置在密封圈上。桶盖通过给真空室内抽真空形成的在真空室内外部的压差按压在密封圈上而同桶体密封连接在一起。真空室设有第一出气孔11和第二出气孔12。汇流室腔设有抽真空接口13和压力计（图中没有画出）。第一出气孔同汇流室连通。第二出气孔通过出气管14同汇流室连通。出气管上设有控制阀15。第一出气孔设有封盖16。封盖为云母制作而成。封盖设有连通第一出气孔和真空室的气道17。气道的孔径小于钎焊时钎料颗粒的颗粒度。加热器包括位于真空室外部的电磁炉18和位于真空室内部的铁质加热盘19。电磁炉产生的磁场进入真空室内。铁质加热盘位于电磁炉产生的磁场内。真空室内设有载物垫20。封盖设置在载物垫上。载物垫为云母制作而成。铁质加热盘连接在载物垫的上表面上。封盖向上突出于载物垫。铁质加热盘套设在封盖上。
本实施例中，第二步中形成间隙的具体方法为：将纯铜制作为铜套21，将铜套套设在连接头上，通过铜套的限位来维持连接头和连接可能中有被铜套填充的间隙，铜套同连接头之间的间隙和连接孔同连接套之间的间隙都小于0.01毫米；在通过机械方式去除掉工件焊接处的构成工件形成的连接孔和连接头氧化前即进行钎焊从而省却第一步中的除氧化膜工序。铜套为盲套。盲套的盲端的端面上设有连通孔22。铜套的盲端的上表面上设有若干上隔离凸起23。上隔离凸起隔离在铜套和连接头的端面之间而使得铜套和连接头的端面之间形成上腔24。铜套的盲端的下表面上设有若干下隔离凸起25。下隔离凸起隔离在铜套和连接孔的盲端之间而使得铜套和连接头的盲端之间形成下腔26。连接头上设有贯通至上腔的连接头部螺纹沟槽27。铜套的上端低于连接头部螺纹沟槽的上端。铜套的上端内陷在喇叭口段内。连接孔的周面上设有连通下腔和喇叭口段的连接孔部螺纹沟槽28。连接孔部螺纹沟槽同连接头部螺纹沟槽沿上下方向错开。第二步中将套设有铜套的连接头插入连接孔内后将工件对放入真空室内，且抽气孔的下端套设在封盖上。抽真空接口13同真空泵连接在一起。关闭控制阀15。驱动真空泵进行抽真空，抽真空的结果为位于喇叭口段内的纯铜粉填充满抽气孔5、上腔、下腔、铜套同连接头周面之间空隙、铜套同连接孔周面之间的空隙，抽真空过程补充纯铜粉到喇叭口段内使得喇叭口段始终保持基本被纯铜粉填满、而防止焊接好后后喇叭口段形成的凹坑的深度过深。压力计显示回流室的真空度达到0.1个大气压以下时停止抽真空。然后盖上桶盖，再开启控制阀和真空泵抽真空都真空室内的真空度达到0.001帕。启动电磁炉进行加热升温即可，具体升温过程同实施例相同。铜套和纯铜粉熔化后将连接头的端面和连接孔的底壁也焊接在一起。

Claims (10)

1.一种YG8硬质合金工件与DC53冷作模具钢工件焊接方法：其特征在于，第一步、除去待焊接的YG8硬质合金工件焊接处油污与氧化膜，除去待焊接的DC53冷作模具钢工件焊接处的油污与氧化膜；第二步、将待焊接的YG8硬质合金工件焊接处同待焊接的DC53冷作模具钢工件焊接处以间隔开一间隙的方式对接在一起形成焊件对，在所述间隙内填充纯铜；第三步、将所述焊件对在真空环境下升温到设定温度并保温设定时长使得纯铜熔化且YG8硬质合金工件与DC53冷作模具钢工件仍旧保持为固态，熔化的纯铜同时渗入YG8硬质合金工件与DC53冷作模具钢工件内；第四步、使焊件对降温从而使得YG8硬质合金工件与DC53冷作模具钢工件焊接在一起。
2.根据权利要求1所述的YG8硬质合金工件与DC53冷作模具钢工件焊接方法，其特征在于，所述间隙为0.1-0.2mm。
3.根据权利要求1所述的YG8硬质合金工件与DC53冷作模具钢工件焊接方法，其特征在于，第三步中的真空状态的真空度为小于十的负三次方帕，所述设定温度为1100-1160℃，升温速度为10℃/min。
4.根据权利要求1所述的YG8硬质合金工件与DC53冷作模具钢工件焊接方法，其特征在于，第三步中的升温过程中在若干个设定的温度区间内保温对应的设定时长。
5.根据权利要求4所述的YG8硬质合金工件与DC53冷作模具钢工件焊接方法，其特征在于，所述若干个设定的温度区间内保温对应的设定时长分别为：700-750℃保温8-12分钟，810-840℃保温9-11分钟， 918-946℃保温12-15分钟。
6.根据权利要求1所述的YG8硬质合金工件与DC53冷作模具钢工件焊接方法，其特征在于，第二步中形成焊件对的具体方法为：在YG8硬质合金工件与DC53冷作模具钢工件二者中的一者中开设连接孔、另一者上形成连接头，将连接头插入连接孔内；形成所述间隙的具体方法为：将纯铜制作为铜套，将铜套套设在所述连接头上，通过铜套的限位来维持所述间隙。
7.根据权利要求6所述的YG8硬质合金工件与DC53冷作模具钢工件焊接方法，其特征在于，所述连接孔为盲孔，所述铜套为盲套，所述盲套的盲端的端面上设有连通孔，所述铜套熔化后将所述连接头的端面和连接孔的底壁也焊接在一起，在所述连接孔的底壁上设置抽气孔和在连接孔的开口端设置喇叭口段，将套设有铜套的连接头插入连接孔内后，在所述喇叭口段内装入纯铜粉，通过所述抽气孔进行抽气，使得所述纯铜粉填充到连接头、套筒和连接孔之间的间隙内，所述连接头沿竖向延伸。
8.根据权利要求7所述的YG8硬质合金工件与DC53冷作模具钢工件焊接方法，其特征在于，所述铜套同所述连接头之间的间隙和连接孔同连接套之间的间隙都小于0.01毫米，所述铜套的盲端的上表面上设有若干上隔离凸起，所述上隔离凸起隔离在铜套和连接头的端面之间而使得铜套和连接头的端面之间形成上腔，所述铜套的盲端的下表面上设有若干下隔离凸起，所述下隔离凸起隔离在铜套和连接孔的盲端之间而使得铜套和连接头的盲端之间形成下腔，所述连接头上设有贯通至上腔的连接头部螺纹沟槽，所述连接孔的周面上设有连通下腔和喇叭口段的连接孔部螺纹沟槽；通过所述抽气孔进行抽气时，喇叭口段内的纯铜粉经所述连接头部螺纹沟槽进入所述上腔、经所述连接孔部螺纹沟槽进入所述下腔。
9.根据权利要求8所述的YG8硬质合金工件与DC53冷作模具钢工件焊接方法，其特征在于，所述连接孔部螺纹沟槽同连接头部螺纹沟槽沿上下方向错开。
10.根据权利要求7所述的YG8硬质合金工件与DC53冷作模具钢工件焊接方法，其特征在于，所述真空环境为钎焊装置的真空室。
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