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1、Four short words sum up what has lifted most successful individuals above the crowd: a little bit more.-author-date焊接培训资料硬质合金刀具的焊接硬质合金刀具的焊接第一节 硬质合金的钎焊特性硬质合金具有很高的硬度、耐磨性和红硬性。硬质合金的钎焊是将硬质合金和钢体牢固地连接在一起的有效方法之一。这项钎焊工艺，已经广泛地应用在硬质合金刀具、模具、量具和采掘工具上。由于各种牌号的硬质合金成分不同，其用途及钎焊的特性不同。因此，我们必须进一步了解硬质合金的性能，用途及其钎焊的特性。一、硬质
2、合金的强度和钎焊裂纹的关系各种牌号的硬质合金，当它的强度越高，钎焊时产生裂纹的可能性就越小，反之，钎焊裂纹就比较容易产生。但硬质合金的硬度和耐磨性往往与强度成反比，即高硬度、高耐磨性的合金，强度较差，而高强度的合金，其硬度和耐磨性较低。一般来说：精加工或超精加工所用牌号的硬质合金，在钎焊时更容易发生裂纹，如在钎焊YT15、YT30、YG3和YG3X等牌号硬质合金时，就要采取特殊措施来防止发生裂纹。各种牌号硬质合金的可焊性能，如下表示：YG类：YG3XYG3YG6X(YG6A)YG6YG8YG11YG15YT类：YT30YW1YT15（YW2）YT14YT5以上两式，从左至右表明硬度和耐磨性降低
3、，而强度和韧性增加，钎焊裂纹发生的可能性则减少。二、硬质合金的线膨胀系数与钎焊裂纹的关系硬质合金与一般作为刀体材料所用的碳素钢在加热时膨胀系数差别很大，从1：2到1：3左右。表1为硬质合金与钢材线膨胀系数对比。表1 硬质合金与钢的线膨胀系数材料线膨胀系数（毫米/米）材料线膨胀系数（毫米/米）45钢11.410-6YG类硬质合金57.010-640Cr12.610-6YT类硬质合金4.206.710-6W18Cr4V高速钢12.110-6钎焊过程中，在加热阶段，硬质合金和钢基体从B膨胀至B，它比硬质合金多膨胀了BB。在冷却过程中，则钢基体要比硬质合金多收缩BB。由于焊缝已牢固地将硬质合金和钢体焊
4、接在一起，不允许它们各自自由收缩，因而它们之间的收缩差BB除了依靠极薄的焊缝的塑性来抵消一小部分外，绝大部分以应力状态存在着（见图1b），这种应力在焊缝处成压应力，在硬质合金表面上成拉应力。当这种拉应力大于硬质合金的抗拉强度时，就会在硬质合金表面产生裂纹（见图1c），这就是钎焊硬质合金时发生裂纹的最主要原因。由此可见，当硬质合金的钎焊面积越大时，其钎焊应力和裂纹产生的可能性就越大，所以我们在钎焊大面积硬质合金时，不论其强度高低（YG8和YG11C大面积合金冲模等），均应采取特殊措施，以防止钎焊裂纹的发生。图1 硬质合金在钎焊时产生焊接应力和裂纹的情况a-加热时自由膨胀 b-冷却时的收缩 c-产
5、生应力和裂纹第二节 钎焊硬质合金用的焊料与溶剂一、钎焊硬质合金的焊料选择钎焊也叫做腊焊和铜焊，它的特点是：被钎焊体本身不熔化，靠焊料在加热熔化后，渗透或与被焊件形成化学反应的作用，将被钎焊件牢固地连接在一起，因此，焊料性能是决定钎焊质量的重要因素之一。1选择焊料的条件（1）焊料应对被钎焊的硬质合金和钢基体有良好的润湿性，保证焊料能在焊接温度下通过毛细管作用，自发填满焊缝空隙；提高焊料的润湿性的途径，一般是添加与母材固溶、或与母材发生化合反应的成分，（2）因硬质合金刀具和某些模具在使用时均有一定的温度，要求焊料能保证焊缝在常温和高温时有足够的强度；（3）在保证上述条件下，焊料尽可能要有较低的熔点
6、，以减少钎焊应力，防止和避免发生裂纹，提高钎焊效率和改善操作者的劳动条件；（4）焊料应有较好的高温、室温塑性，以减少钎焊应力；（5）焊料应具有良好的流动性和渗透性，这一性能在钎焊硬质合金多刃刀具和大焊接面的硬质合金模具时更为重要；（6）焊料不应含低蒸发点的元素，以免在钎焊加热时因焊料中的元素蒸发而影响焊缝质量；（7）焊料中不应含有贵重、稀有金属，或有害于人体的元素。对焊接硬质合金而言，由于硬质合金钎焊的主要矛盾在于刀片与刀杆收缩率不一致，选择焊料时，尤其应注意的是（3）、（4）两点；同时为提升焊料与刀杆母材的润湿性，可选用含适量Ni元素的焊料。2钎焊硬质合金的常见焊料在钎焊硬质合金时，从常用焊
7、料的熔点和钎焊温度来分，可分为：高温焊料、常温焊料和低温焊料三类。高温焊料的钎焊温度在1000以上，如紫铜和106#焊料等。常温焊料的钎焊温度从8501000之间，如H62黄铜、H68黄铜和105#焊料等。低温焊料是指焊料的钎焊温度在650850之间，如B-Ag-49银焊料等。表2是钎焊硬质合金用的各种焊料的成分、熔点及钎焊温度。其中紫铜、H62黄铜、H68黄铜、105#焊料等常见的几种焊料，在厂矿中使用较为广泛。必须指出，紫铜的钎焊温度高而焊缝强度低，应不宜多采用，H68铜的熔点和钎焊温度虽比紫铜低得多，但也因焊缝强度过低，同样也不宜多使用。H62铜的熔点和钎焊温度低，且具有一定的室温强度，
8、因此可用于钎焊某些轻负荷使用条件的硬质合金工具，而当刀具要求需要有高温高强度、且焊接面较小的情况下，常选用105#焊料。表2 钎焊硬质合金刀具用的焊料焊料名称化学成分（重量%）熔点（）备注AgCuMnNiZnCa紫铜99.981038H62黄铜6238906H68黄铜 6832930工研105#焊料58438909工研106#焊料8020960980工研107#焊料58438909由上下两层105#，中间一层低碳钢片组成的夹层焊料L-Ag-4949188520690710B-Ag-151151624610620801焊料900（2）“工研107#焊料”，它是一种双合金夹层焊料，有上下两层105
9、#焊料和中间一层0.30.5mm低碳钢片所组成，它主要是用于减少钎焊应力和防止产生裂纹。在钎焊时，上下两层105#焊料熔化并起到钎焊作用，而中间一层低碳钢片并不熔化，而夹在焊缝中起缓冲作用，以减少硬质合金与钢基体在钎焊冷却时因收缩不一致而产生的应力（见图2）。图2 用107#焊料钎焊时情况它不但保持105#焊料具有高强度焊缝，并使焊接应力减小，防止发生裂纹的特点，且比补偿垫片使用方便，易于保证焊缝质量。缺点是焊料的制造工艺较复杂，在使用时也因焊料片过厚而难以裁剪，不及一般焊料方便。如果能按各种硬质合金刀片的型号大小而冲制成相应的形状的话，那么就更便于推广使用。（3）L-Ag-49低温银焊料：这
10、种银焊料在国外用得较普遍，因为它有较低的熔点690710（见表2），以及它对硬质合金有较好的润湿性，所以有钎焊方便及钎焊应力小等优点。必要时可采用紫铜片做补偿垫片，从而几乎完全消除钎焊应力，较彻底地避免钎焊裂纹的产生。所以当钎焊易裂的硬质合金和大钎焊面的硬质合金工具，或在使用时允许施加大量冷却液的硬质合金工具等（如硬质合金喷射钻），都可以采用L-Ag-49低温银焊料。L-Ag-49银焊料的缺点是：焊料中Ag含量为49%，且成分复杂，价格较高；它在室温时焊缝抗剪强度为21002400公斤/厘米2，但随着温度的升高，焊缝强度迅速下降，升温至320时，焊缝强度降低到零而硬质合金自行脱落，所以使用L-
11、Ag-49焊料钎焊的工件，工作时它的焊缝温度限制在200以下；使用L-Ag-49银焊料时，与它配合使用的熔剂中含有较多的氟化物或氯化物，所以对焊后清理工作要求较高，否则往往因清洗不干净而导致工件表面腐蚀，出现锈斑。（4）“工研106#银焊料”：是由80%的银和20%的锰所熔炼成的二元合金。它的主要特点是对硬质合金、钢和不锈钢等均有良好的润湿性，最显著的优点是，它有极好的高温焊缝强度及抗腐蚀性能。图3 使用106焊料焊缝强度与温度升高关系图3是用106#银焊料钎焊的试样，在温度升高时焊缝强度的变化情况：室温时焊缝强度为2400公斤/厘米2。加热到320时焊缝强度丝毫不降低，当加热到700时，焊缝
12、的剪切强度仍有12001400公斤/厘米2左右。因此，106#焊料适用于在特殊高温条件下工作的硬质合金工具、模具和其他零件（如硬质合金阀门等）。如用106#银焊料钎焊高速旋转模锻的硬质合金锤模（工作时锤模本身温度达650左右，锤模每分钟撞击40006000次），经长期生产试用证明：已基本消除锤模脱焊和硬质合金剥落现象，锤模寿命比以前提高几十倍。又如某工件需要将一铂合金薄片与不锈钢钎焊在一起，并要能承受住高温和一定的蒸汽压力，经多次试验，最后用106#焊料进行钎焊，顺利地使工件在500高温和10个蒸汽压力下，正常运转了500个小时，焊缝仍然完好无损，此外，106#焊料在钎焊某些耐高温的硬质合金阀
13、门等零件时，同样获得良好的效果。106#焊料的缺点：106#焊料中含银量高达80%，故焊料价格较贵，只适宜在特殊情况下使用；焊料熔点为980左右，使于钎焊温度高达10101030左右，所以钎焊应力较大。（5）B-Ag-1超低温银焊料：这种焊料的主要特点是，它有特别的熔点（600610左右），因此它具有比L-Ag-49低温银焊料更低的钎焊温度（约640660左右），使硬质合金的钎焊应力能进一步降低，此外，它还可以配合以紫铜片做补偿垫片来钎焊易裂工件，以彻底消除裂纹的发生（如用以钎焊大型无心磨床上使用的硬质合金支板，硬质合金V形块及YT60和YT30,YG2,YG3x等工件）。此外，由于B-Ag-
14、1银焊料的超低熔点及其对碳化钨和铜，镍合金等材料都有良好的润湿性，因此它也适用于金刚石大据片等某些金刚石工具的钎焊B-Ag-1银焊料的缺点：焊料是以银为基础，成本较高，只适宜在一定范围内使用；焊料的高温强度差，所以用该焊料钎焊后的工具，只适宜在低温情况下使用，焊缝处最高温度不能超过150。使用时，如果在工具上施加大量冷却液，也可顺利地进行工作（如喷射钻）；焊料中含有数量较多的镉（24%），它在钎焊温度较高时易于蒸发，有害人体健康，因此，在钎焊时除了必须注意控制好钎焊温度外，还应在钎焊操作处安装有排气装置，以排除有害蒸汽；与焊料配合使用的溶剂与L-Ag-49银焊料所用的溶剂相仿，也含有大量氯化物
15、和氟化物。所以在钎焊后要注意将工件清洗干净，否则容易使工件腐蚀生锈。（6）HL801焊料：该焊料为三一重工生产专用于有色金属钎焊用的焊料，焊接温度约为900，因此也适用于脆性大的硬质合金刀片焊接。二、钎焊硬质合金的熔剂1 选择熔剂的条件（1）熔剂的熔点应低于焊料熔点100以上，便于在钎焊加热过程中使熔化后的溶剂有充分的时间起到熔剂应有的作用，以保证钎焊质量。（2）熔剂在熔化后，应能很好地保护焊料及钎焊面，且能迅速地使氧化表面还原，并有助于焊料能很好地润湿被钎焊金属表面。（3）熔剂要有较好的流动性与较小的粘度，以利于润湿整个钎焊面及排除熔渣。（4）熔剂中不应含有贵重的化合物。（5）熔剂中不应含有
16、易于蒸发和有害人体健康的元素或化合物。2 熔剂的成分和配制。（1）硼砂：通常用于钎焊硬质合金的溶剂是以硼砂或硼砂为基的合成熔剂，有些工厂（特别是用氧炔焰钎焊的厂矿）使用未脱水的白色生硼砂，它含有10份结晶水（Na2B4O710H2O）再加上它在空气中吸收的大量水分，因此钎焊时会冒起大量泡沫。不但使钎焊操作困难，而且也影响焊缝的质量。（2）脱水硼砂：有些厂矿虽对硼砂也进行了脱水处理，但仅加热到200300左右，因而只能起到烘干作用，而不能排除硼砂中的结晶水，所以在使用时仍然会产生大量气泡，影响操作和质量。3 各种熔剂的适用范围（1）生硼砂（Na2B4O710H2O）：加热时，生硼砂会产生大量泡沫
17、，影响钎焊操作和焊缝质量，所以最好不采用。（2）脱水硼砂（Na2B4O7）：可用于钎焊各种牌号的硬质合金工件，钎焊温度范围从8501150左右，适合作为紫铜、黄铜、105#、106#、107#等焊料的钎焊熔剂。存放时必须注意防潮，若受潮应烘干后再使用。它不适合熔点低于800的焊料之钎焊用。（3）脱水硼砂70%+硼酸30%的混合熔剂：它比脱水硼砂有较低的熔点，适宜于黄铜、105#和107#焊料及钎焊温度在8001000之间的焊料使用，不适宜于钎焊温度在1000以上的紫铜或106#焊料的钎焊。熔剂的存放也应防止受潮。（见图4）图4 脱水硼砂与硼酸混合熔剂的成分对105#焊料的润湿性影响（4）脱水硼
18、砂8590%+氟化钾1015%的混合剂：它主要是用于YT60、YT30等牌号硬质合金的钎焊，但因氟化钾有毒性，所以钎焊时在加热设备附近必须装有强力通风设施，及时将有害气体排出，以免影响操作工人的健康。（5）糊状熔剂：一般均配合低熔点的银焊料使用，可预先调制，也可在使用时调制，因熔剂中均含有较多氟化物和氯化物，使用时也应注意排气通风。（6）低温银焊料用的溶剂：适用于熔点为600800的银焊料，因其中含有较多的氟化物和氯化物，所以除了要有强力通风设备以外，在钎焊后还必须注意清洗焊缝，否则多余的熔剂会腐蚀焊缝，并在基体上产生锈斑，影响钎焊质量和外观。 第三节 钎焊硬质合金的工艺过程一、钎焊硬质合金的
19、一般工艺过程1. 硬质合金的焊前准备工作（1）外观检查：先将有裂纹、显著弯曲或凹凸不平的硬质合金挑出，其中除带有裂纹的硬质合金外，弯曲或不平的可用磨加工来校正。钎焊面必须要平整，如球形或成形的硬质合金钎焊面也应符合其一定的几何形状，以保证合金和基体有良好的接触，才能保证钎焊质量。（2）对硬质合金进行喷砂处理：在没有喷砂设备的情况下，可在绿色碳化硅轮上磨去钎焊面上的氧化层和黑色牌号字母。经验证明，如不去除硬质合金钎焊面上的氧化层，焊料不易润湿硬质合金，而硬质合金钎焊面上的黑色牌号字母不去除，在焊缝中仍会出现明显黑色字母，而使钎焊面积减少，上述两种情况均易发生脱焊。此外，在清理硬质合金钎焊面时，最
20、好不用化学机械研磨或电解磨削等方法处理，因为它们均靠腐蚀硬质合金表面层的粘接剂钴来加快研磨或磨削效率的，而硬质合金钎焊面的钴被腐蚀后，焊料就很难润湿硬质合金，从而造成大量脱焊。在特殊情况下，硬质合金钎焊面非要用上述方法或用电火花切割处理时，可将处理后的硬质合金再进行喷砂或用碳化硅砂轮磨去表层。（3）清洗去油：用汽油、酒精清洗，以去除油污。一般较小的硬质合金则可放在铁丝网袋中，浸入酒精或汽油内，略为晃动即可。当硬质合金块的体积较大时，则可用毛刷蘸酒精或汽油洗刷焊接面即可。2. 钢基体的焊前准备工作（1）槽型检查：在钎焊前，操作者必须仔细检查钢基体上的槽型是否合理，尤其是对易裂牌号的硬质合金和大钎
21、焊面的硬质合金工件，更应严格要求。如果槽型不合理，应立即提出改进意见，并会同设计和机械加工等有关部门研究解决。（2）槽型四周倒棱：槽型四周边缘可用锉刀锉出倒棱，倒棱不宜过大，只要去除毛刺就可以了，以保证硬质合金与基体有良好的配合。（3）喷砂处理：条件允许的话，在钎焊前，基体的槽型部分最好进行喷砂处理，以去除油污和锈渍。如果槽型中没有锈渍或无喷砂设备，此工序可免去。（4）清洗去油：将工件按次序排列叠好，用刷子蘸酒精或汽油刷洗槽窝和四周，以清除油污，如果槽型已经比较仔细地喷砂时，此工序也可免去。3. 焊料的准备在一般情况下可用片状焊料，其厚度在0.40.5毫米左右比较合适，在某些情况下，也可用丝状
22、、粉末状或块状焊料。使用前，焊料要用酒精或汽油擦净，并根据钎焊面裁剪成形。在钎焊一般的硬质合金刀具或模具时，焊料的大小与钎焊面相似即可。当用焦炭加热钎焊时，焊料可适当增加，但在钎焊硬质合金多刃刀具、测量仪的测量头等工件时，应尽量缩小焊料片面积，一般可将焊料片剪成钎焊面的1/2左右，当钎焊技术熟练时，可将焊料片减小至钎焊面的1/3或更小些。焊料减少可使焊后工件外型美观、刃磨方便。经验丰富的钎焊操作者，焊出的工件仅在焊缝处有一条薄而均匀的焊料层，其余地方不粘附有多余的焊料，既美观又节约焊料和刃磨工作量。4. 焊料、熔剂及硬质合金的安放次序和位置一般认为焊料、熔剂和硬质合金安放的次序和位置对钎焊质量
23、无关紧要，这是不对的。实质上，它们安放次序和相互位置正确与否，直接影响钎焊加热时温度的控制和操作。焊接硬质合金刀片时，安放次序依次为：刀杆基体焊料熔剂合金刀片（上表面可补充熔剂）。图5 正确的焊料熔剂安放次序5. 正确地控制钎焊温度正确地控制工件钎焊温度，是保证钎焊质量的重要因素之一。钎焊温度过高，会造成焊缝氧化和含锌焊料中锌元素的蒸发（如黄铜和105#焊料）。锌蒸发时，会冒出蓝火和棉絮状的白烟，而焊缝中就呈蓝黑色，有时也呈白色（氧化锌夹在焊缝中）。如钎焊温度偏低，则焊缝层就因焊料的流动性不好而偏厚，焊缝内就有大量气体和夹渣，这些都是造成脱焊的主要原因。正确地控制钎焊温度：实践证明，最好的钎焊
24、温度是比焊料熔点高3050，这时焊料的流动性、渗透性最好，易于渗透布满整个焊缝。如何才能正确地测出钎焊件的焊缝温度呢？用仪表只能控制炉膛温度，用光学高温计来测量工件的表面温度又比较复杂，不能用于实际钎焊操作。在生产中，一般以工件的颜色来判定钎焊温度，这就要有丰富的实践经验。但在长时间连续操作的情况下，往往会发生判断温度偏高的现象，容易发生差错。在实践中，可以采取的经验办法是：将焊料、熔剂和硬质合金合理的安放在钎焊面上，当加热到钎焊温度时，焊料就会沿侧面焊缝渗至顶面，而钎焊操作者只要从工件顶面看到侧面焊缝处出现一条亮晶晶的焊料时，就是最理想的钎焊温度，根据这个经验，一般操作工人只要经过短时间实践
25、后，就可以独立钎焊一般工件，并可获得良好的质量。6、排渣操作当工件加热到钎焊温度时，应用紫铜加压棒将硬质合金沿槽窝往复移动23次，以排除焊缝中的溶渣。用紫铜加压棒进行操作的优点，在于它不粘熔剂、焊料和合金，便于操作使用，而且它不易感应，可在各种钎焊加热时使用。排渣时，可将硬质合金沿槽窝移出1/3左右，移出过多易使硬质合金掉下，移出太少则排渣不完全。7、钎焊后的冷却和低温回火钎焊后的冷却速度是影响钎焊裂纹的主要因素之一。尤其对于YT30、YG3X等硬质合金和钎焊面较窄或基体特小而硬质合金较大的工件，钎焊后应立即放入220250炉中回火68小时。实践证明，采用低温回火能消除部分钎焊应力，减少裂纹和
26、延长硬质合金工具的使用寿命。通常使用的几种保温冷却和低温回火的方法：（1）用石灰槽或木炭粉槽的缓冷法：它是将焊后工件插入石灰槽或木炭粉槽中，使工件缓慢冷却。它的优点是设备简单，缺点是温度无法控制，并且容易使石灰或木炭粘附在工件上，而且每次使用时都必须预先将槽内粉末烘干（石灰等粉末均容易受潮），比较麻烦，劳动条件也差。（2）焊后工件密集叠放缓冷法：它使用于大量成批生产，钎焊时将焊后工件紧密叠放在一起，靠大量工件的热量来保温。并缓慢冷却。等到全部工件焊完，或一班快结束时，将工件一齐送入炉内进行低温回火。它的优点是，不需要任何缓冷设备，并且操作方便，缺点是当钎焊工件较少时，就无法起到保温缓冷的作用。
27、（3）保温缓冷和低温回火同时进行法：将焊后工件保温缓冷和低温回火合并在一齐，这是一种最适宜的处理方法，其效果也比较好，现已得到推广使用。它是将焊后工件直接放入一简易可移动的自制保温回火炉中，靠焊后工件的热量或适当加热来使工件缓冷，并进行低温回火。8、清除焊缝附近的多余焊剂焊好硬质合金工件后，一定要将焊缝周围的多余焊剂清除干净，否则在刃磨时多余熔剂会堵塞砂轮和腐蚀焊缝及基体，清楚方法如下：（1）将焊后已冷却的工件放入沸水中煮3045分钟左右，然后进行喷砂处理，就可以彻底清楚焊缝周围粘附的多余焊剂及氧化皮等脏物。（2）在条件允许的情况下，也可以将工件放入酸洗槽中进行酸洗（盐酸浓度为1：1）酸洗时间
28、根据工件大小而定，一般在14分钟内选定。酸洗后必须经过冷水槽和热水槽相继清洗干净。酸洗时，必须注意控制酸洗时间，以免焊缝受到腐蚀。9、焊后质量检查（1）检查硬质合金与槽窝配合的几何形状是否符合图纸要求。（2）检查焊缝处有无气孔和大的孔隙。（3）对容易产生裂纹的工件，可在清洗、喷砂后置于煤油中浸泡5分钟，然后再次进行喷砂处理。如有裂纹，在银灰色的硬质合金上就会有黑色线条。（4）对已检查出有缺陷的工件，可重新加热钎焊，但也应尽量减少重焊次数，以免硬质合金因多次反复加热而影响质量。对已发生裂纹的工件，应在分析原因后（以采取特殊措施对防止裂纹的发生）将有裂纹的硬质合金取下，重新钎焊。二、氧炔焰钎焊氧炔
29、焰钎焊一般叫氧焊或气焊，是较常见的钎焊方法之一，它可用于一般氧炔焊设备，不需要增加其它设备，所以一般中小厂矿都用它。在钎焊硬质合金工件时，如果采用常规的钎焊工艺，就会产生大量废品。在实践中，我们体会到氧炔焊不能焊好硬质合金工具的结论是错误的。根据氧炔焊的特点，采用合理的加热方式和选用正确的工艺，也能焊出优质的硬质合金工具的。根据氧炔焊的组分可分为：1核心区，2还原区，3焰尾。在核心区和还原区交界温度高达3000左右（见图6）。图 6 氧乙炔标准焰的组成和温度分布情况在钎焊加热时，就必须避免用火焰的高温区直接喷射硬质合金，以免发生裂纹。图7就是用氧炔焊加热钎焊硬质合金车刀的情况，钎焊前的准备工作
30、与其它加热方法相同，也是先将钎焊、熔剂和硬质合金按先后次序放好，然后用火焰加热刀头下部（图7a）。在钎焊加热时就一直加热到刀头部分的熔剂开始熔化。图7b是加热阶段，用火焰的还原区加热刀头顶面的硬质合金部分，并将火焰沿周围焊缝移动，加热到焊料熔化并沿侧面焊缝渗至顶面，操作者可清楚地看到侧面焊缝上出现一条晶亮的液态焊料。这时就要提高火焰，使焰尾继续沿焊缝四周加热，以保持钎焊温度。同时，用加压棒拨动刀片沿刀槽往复移动23次，以排除焊缝中的熔渣（见图7c）排渣后，即停止加热并用加压棒在硬质合金顶面的中心部分加压（见图7d），用上述工艺不但能保证钎焊质量，同时也避免了用氧炔焊时工件上粘附过多焊料的缺陷，
31、有利于焊后刃磨和使用。图7 用氧炔焊加热钎焊硬质合金车刀的情况氧炔焊硬质合金工件的使用范围：（1）使用于钎焊中小型硬质合金刀具、模具和量具（2）在钎焊工件上批量较小的情况下比较合适（3）使用于野外修补损坏的硬质合金采掘工具（4）对大型和易于发生裂纹的硬质合金工件，不宜采用这种方法钎焊。三、电阻加热钎焊1、电阻加热钎焊的优缺点电阻加热钎焊是在钎焊机（专用于钎焊硬质合金刀具的设备）或对焊机上进行的。它主要是由初级线圈上引入380伏电流，通过次级线圈而成为大电流低电压（36伏以下）的变压器所构成，从变压器的次级线圈上引出两个紫铜电极（电极内通冷却水），使用时将电极与工件紧密接触，则大电流通过工件的钎
32、焊部分，使工件产生高温而进行钎焊。（1）优点：a、操作较为简单方便，劳动强度好。b、钎焊效率比氧炔焊高c、钎焊工件表面氧化层较少d、对操作者技术要求不高（2）缺点：a、耗电量较大，只适宜于单件加热钎焊，不能进行多工件同时加热和流水作业，所以效率不能进一步提高。b、 在加热过程中易于烧坏工件c、复杂形状的工件和硬质合金多刃刀具及较小型的工件也不宜用这种方法钎焊2、电阻加热钎焊的使用范围及注意事项电阻加热钎焊适用于钎焊一般的硬质合金车刀、刨刀和形状简单的硬质合金模具，在使用时应注意下列各点：（1）必须装有脚踩开关，便于操作者直接控制加热速度（2）要保持紫铜电极与工件接触面的清洁与吻合，并经常用锉刀
33、或砂纸擦锉紫铜电极的接触面，防止通电时接触不良发生打火而烧坏工件。（3）电极不能直接安放在硬质合金刀片上，或与硬质合金接触。图7a、b都是错误地将电极放在硬质合金上，这样容易使硬质合金烧坏或产生裂纹。图7c是由于电极与工件接触不良时发生打火的现象，从而使工件发生烧蚀。图7d正确安放电极的位置，使加热时电流过刀杆，热量由刀杆逐渐传到硬质合金刀片。图8 电阻加热钎焊对电极安放的位置3、电阻加热钎焊的过程将电极按图15d正确地与工件紧密接触并固紧（1）将焊料、熔剂和硬质合金按先后顺序安放在刀槽上（2）踩动脚踩开关加热，中间可间断12次，直至焊料熔化（3）待晶亮的液态焊料渗至顶面，并布满整个焊缝时，可
34、进行有节奏地继续加热，以保持钎焊的温度，同时用紫铜加压棒进行排渣。（4）排渣后，即可用加压棒加压钎焊，并立即停止加热（5）松开电极，卸下被焊工件，并放入保温箱中保温和进行低温回火（6）用锉刀或砂纸清理电极与工件接触面，以准备钎焊下一个工件。四、高频感应钎焊1、高频感应钎焊的优缺点 高频感应钎焊是由高频感应加热设备输出高频电流，应由感应器产生交变磁场，它能贯穿在感应器中的工件而感应出电流，并使工件迅速加热优点：a、 加热速度快，钎焊效率高b、 因加热是局部性的，工件变形较小c、 因加热时间短而使工件表面氧化皮少d、 操作简便，劳动条件较好e、 易于保证钎焊质量f、 可钎焊复杂形状多行工件缺点：a
35、、 设备费用昂贵，且需要专人负责维修管理b、 一般钎焊需要1530千瓦的高频感应加热设备，所以耗电量较大c、 它是属于表面加热，当加热钎焊大型工件时，不但温度不均匀，难于保证钎焊质量，且效率也低。2、高频感应钎焊的应用范围（1）适用于钎焊一般硬质合金刀具、模具、量具等（2）适用于进行多工件同时钎焊，或半自动和自动钎焊（3）适宜于钎焊各种硬质合金多刃刀具，组合刀具及形状复杂的模具、量具（4）适宜于钎焊外形特小的硬质合金工件（5）适宜于钎焊基体需要淬火或局部需要淬硬的工件必须提出，大型硬质合金刀具、模具不应该用高频钎焊，而应该用炉焊焦炭炉、箱式电炉、油炉或煤气炉等方法来加热钎焊。3、高频钎焊的注意
36、事项（1）高频加热设备必须添装一个脚踩开关，便于操作者控制温度。焊接时，工件放入感应圈后，应有节奏地断续踩动开关，使工件缓慢地预热。待溶剂熔化后，就连续加热，当焊料熔化并渗上顶面焊缝时，再进行断续加热，以保证合适的钎焊温度来进行排渣和加压钎焊。（2）根据钎焊工件的大小，钎焊方法和同时加热工件的数量等来调节电参数，使工件加热均匀，速度适中（3）高频感应线圈应尽可能平行于焊接平面，如果线圈是垂直焊接平面而非平行，则会造成感应电流沿刀体和刀片流动，由于电阻率不均匀，加热程度不均，使局部过热，易导致合金开裂。图8是比较合理的线圈安置方式。钎焊时，必须注意工件不能同时两点接触感应器，以避免发生短路而烧毁
37、工件和损坏感应器，在工件容易碰到感应器的情况下，可用石棉绳缚扎感应器，或用云母片隔拦于工件和感应器之间，以防止短路。图9 感应线圈安置方式（4）感应器与被加热件的间隙：这个间隙的大小直接影响到电能的有效利用率的高低，影响到工件加热的速度和焊接质量，因此感应器形状及大小设计还要考虑到有较高的生产率和加热均匀性。感应器与被焊刀具的间隙过大，则电能的有效利用率低，加热缓慢；间隙太小则既不利于焊接操作也易因加热太快温度升温梯度太大导致产生热应力裂纹，因此间隙的尺寸很重要。图9是一般硬质合金车刀高频焊时所用的感应圈与刀头部分的相对位置尺寸，在实践使用中效果较好，所以在设计其他形状的感应圈时也可参照。图1
38、0 感应线圈与刀具间隙（5）在高频焊接中，一定要注意温度的控制，不能过高。焊接时一旦冒出蓝火和棉絮状白烟时，就说明温度过高而导致焊料成分锌的烧损。这样对合金及焊缝的质量都有影响。而温度过低则焊料流动性不好、焊缝内含有大量气孔和夹渣，会严重影响焊缝强度。第四节 钎焊裂纹和脱焊的原因及防止方法一 裂纹产生的原因和种类刀片裂纹种类如图10所示，裂纹（1）是由于快速加热产生的，裂纹产生的原因是由于加热速度过快，导致加热不均，使合金表面局部或整体升温过急过热导致热应力过大而产生裂纹，这类裂纹较深或贯通刀片表面，但一般较少发生，裂纹（2）是由于焊后快速冷却，导致内应力急剧释放，在合金表面产生较大的拉应力并
39、将合金拉裂形成的，这类裂纹一般较深呈粗大发状，并通穿合金表层。裂纹（3）主要是由于磨削用量或砂轮选择不当造成的。裂纹不深且垂直与磨纹产生。裂纹（4）则是由于刀具冷却后产生的应力所引起的裂纹，这类裂纹一般沿钎焊面分布。图11 焊接裂纹示意图 焊接裂纹的主要产生原因有以下几点：1、因不注意硬质合金牌号和几何形状而造成的钎焊裂纹在上述的硬质合金的钎焊特性中已经指出：对于YT30、YT15、YT14、YG3X等牌号的硬质合金，和大钎焊的硬质合金工件，在钎焊时容易发生裂纹。有些厂矿不注意这些问题，而是千篇一律地采用相同的槽型设计和钎焊工艺，往往产生钎焊裂纹。2、因槽型设计不合理而造成的钎焊裂纹封闭式或半
40、封闭式的槽型，都是增加钎焊应力促使造成裂纹的重要原因，所以设计人员应掌握如下原则：即在满足所需要的焊接强度情况下，尽可能减少焊接面和钎焊面积，有些设计人员在设计工件时，往往只顾“焊牢”而盲目地增加钎焊或钎焊面积，这是十分片面的3、钎焊时，加热速度太快或钎焊后剧冷所产生的裂纹钎焊加热过急的情况，往往是发生在用氧炔焊、电阻焊和高频感应钎焊等方法时，其主要原因是：（1）氧炔焊加热钎焊时，如果用火焰的高温区（见图5火焰的核心区和还原交界处的温度高达3000）直接烧硬质合金，使硬质合金表面局部升至高温，有时甚至将硬质合金的边角部分烧熔化，这都会造成裂纹。（2）电阻焊时，如因电极位置安放不妥，而电极直接接
41、触硬质合金时，也容易使硬质合金过热而发生裂纹（见图7a、b）（3）在高频钎焊时，如感应器设计不合理或电规范调的不合适，也容易使硬质合金升温过快而产生裂纹。钎焊后因剧冷而导致发生裂纹的有下列几种情况：（1）钎焊后，将工件放在潮湿的地面上，或是放在潮湿的石灰槽中，就会使硬质合金因剧冷而发生裂纹。（2）钎焊后，因工件需要淬火发生剧冷，在一般情况下，对YT30、YT15及大面积钎焊的硬质合金工件，不允许在钎焊后进行整体淬火，以免发生裂纹。4、硬质合金本身缺陷而导致发生裂纹对于大面积或形状特殊的硬质合金，在钎焊前必须逐块的进行严格检查。由于硬质合金在烧结过程的缺陷。如小裂纹、崩角、疏松等情况，在加热钎焊
42、后将会扩大而形成大裂纹5、由于刃磨不当而产生裂纹（1）刃磨时，所使用的砂轮不合适（如砂轮材料、硬度和粒度等）而产生裂纹（2）有些情况是操作者不了解硬质合金刀具的特性。将硬质合金刀具与高速钢刀具等通起来，刃磨时也浸水，因而产生裂纹。（3）有的操作者在集中刃磨时，进给量过大，导致合金温度过高而产生刃磨裂纹。实践证明在集中刃磨时，应该采取流水刃磨法来防止刃磨裂纹。这样既可提高生产效率，也大大减少了裂纹的发生。（4）磨削余量留的过大，有的刀具设计不合理，要靠刃磨掉大量的硬质合金，以达到所需要的几何形状，这也是造成刃磨裂纹的原因之一。（5）因磨削加工不当而产生裂纹，如硬质合金模具和某些硬质合金刀具及量具
43、，焊后要在磨床进行磨削加工，特别是在平磨工序中，最容易发生裂纹。一般可采用间断磨削，电解磨削或金刚石砂轮磨削来解决。二、减少钎焊应力和防止裂纹的产生可采用的特殊钎焊工艺上面说过，裂纹产生的原因是多方面的，因此防止裂纹要从槽型设计、钎焊工艺及刃磨等多方面来解决，下面介绍各种特殊钎焊工艺。目的是尽量减少因钎焊加热使硬质合金与基体金属膨胀不一而产生的应力，从而达到减少钎焊应力，防止发生裂纹延长工件的使用寿命。1、在焊缝中加补偿垫片的方法在焊缝中加补偿垫片的方法很多。如用铁丝网、冲孔填片、镍铁合金垫片和硬质合金上电镀纯铁等等。由于这些补偿物的熔点高于焊料熔点温度200以上，它在钎焊时不熔化而夹在焊缝中
44、间，使钎焊冷却时，硬质合金和基体金属能较自由的收缩，以减少钎焊应力和防止裂纹的产生。（1）用107#焊料：该焊料本身是由105#焊料中夹有一层0.4毫米的低碳钢片所组成的，钎焊后，低碳钢片夹在焊缝中起到减少应力和防止裂纹发生的作用。（2）用低碳钢片做补偿垫片，厚度约在0.40.5毫米左右。（3）用厚度为0.40.5毫米的镀镍铁做补偿垫片，取得了很好的效果，它是将1015毫米厚的工业纯铁，用电镀的方法镀上一层0.20.5毫米的镍，然后经过轧机轧薄到0.40.5毫米，使它两面各一层几微米的电镀层，其优点是能有效地减少钎焊应力和防止裂纹，但又不使用很多的镍。2采用高速钢做基体或用高速钢做垫片的方法采
45、用这种方法主要是因为高速钢与硬质合金的膨胀系数相差较小，从而可以达到减少钎焊应力和防止裂纹的目的，当在某些刀具（或工件）的形状不允许双层叠焊时，可采用整体高速钢作基体。当采用高速钢垫片时，其钎焊过程与双层硬质合金钎焊相同。而用高速钢作基体时，其钎焊工艺与钎焊一般硬质合金工件时一样。唯一不同点是，焊后不保温而采取空冷，使高速钢垫片或基体能有一定的硬度。3用低温焊料加紫铜垫片的方法用紫铜片作补偿垫片，可以十分有效地减少钎焊应力和防止发生裂纹，但必须使用熔点低于850的焊料，如L-Ag49银焊料，它的熔点为690710，焊钳温度在750760左右，所以能保证紫铜片不熔化而起到补偿垫片的作用。紫铜片的
46、厚度以0.40.5毫米左右比较合适，它的焊钳工艺过程与用其它补偿垫片相同。使用紫铜片做补偿垫片的注意事项：（1）因为与它配合使用的焊料熔点面低高温强度差，所以钎焊工件不适宜于在高温情况下使用。（2）用紫铜片做垫片时，因紫铜片本身比较软，不适于工件冲击或重负荷情况下使用。4在允许的情况下，合金刀片最好在专门的炉子中预热至600700后，与刀体一起加热到焊接温度进行焊接，这样能有效地防止硬质合金因高频加热速度快而可能产生的开裂，保证焊接质量。这对于裂纹倾向较大的YT类合金有着更为重要的意义。三、脱焊的原因和防止脱焊的方法1.脱焊的原因（1）选用熔点合适、强度好的焊料，防止因焊缝强度差脱焊。（2）钎焊时因熔剂选择不适当而发生脱焊：熔剂的成分和性能也是影响焊缝强度的重要因素之一。例如，采用硼砂时，因含水分较多而不能很好的起脱氧作用，使焊料不能很好的润湿工件的钎焊面，而发生脱焊现象。另一种情况是，熔剂的熔点与焊料的熔点不相协调，如熔剂的熔点过高或低，都不能起到很好的脱氧作用。（3）在钎焊过程中，因升温过高或过低而产生的脱焊：钎焊的正确温度是在焊料熔点以上3050时最为合适，如加温过高就会使焊