硬质合金钎焊工艺的研究

1　问题的提出

硬质合金耐磨件是道碴挖掘机械上一个耐磨性能要求较高的部件，这一部件一方面要承担挖掘链及挖掘链轮所受的道碴挖掘阻力，另一方面还要承受道碴清筛过程中的磨损。为了保证链轮侧板的工作性能，要求侧板端面具有较高的耐磨性能，因此需要在侧板的端面上钎焊硬质合金，以保证其耐磨性。

建筑门窗的主要功能是在获得足够采光的条件下,需要控制门窗在有太阳照射时合理得到热量,而在没有太阳照射时减少热量流失。影响门窗获得能量的因素包括：窗户的位置和朝向、窗户类型的设计、使用的玻璃材料、设置合理的外遮阳等。门窗是构成热能损失的主要因素，可以通过合理配置，减少门窗热能损失。门窗能量传递方式主要有：辐射传热、对流传热、传导传热，另外空气渗漏也是窗户能量损失的重要组成部分。

硬质合金的钎焊方法很多，包括火焰钎焊、盐浴钎焊、气相钎焊、电阻钎焊、感应钎焊、保护气体炉中钎焊、真空钎焊等［1］。合适的钎焊间隙、正确的火焰加热过程和添加钎料方法是保证钎焊质量的关键［2］。采用火焰钎焊，加热时间长，工人劳动强度大，同时由于加热时间长，对基材的硬度有较大影响。采用感应钎焊，加热速度快，工艺稳定性能好，但由于需要焊接硬质合金片较多，必须采用工装固定，工件和工装体积较大，使感应钎焊线圈离工件较远，热影响区变大，造成侧板基材硬度降低。采用真空炉中钎焊将工件整体加热，同样会降低基材性能。因此，必须选用合适的加热方法，在保证钎焊强度的同时，避免基材硬度受到较大影响，从而满足工件的使用性能要求。

2　钎焊工艺的选择

采用感应加热与火焰加热相结合的工艺，即以中频感应加热提高工件温度，再以局部火焰加热进行钎焊硬质合金片，这样既可以减少火焰加热的时间，提高焊接效率，又可以通过人工控制火焰加热的位置和时间，防止基材过热。

3　材料的选用

42CrMo广泛应用于硬质合金钎焊类磨耗件领域，作为基体材料，具有良好的力学和耐磨损性能，其化学成分见表1。

硬质合金的焊接性能较差［3］，选择合适的硬质合金对焊接质量有密切影响。因此，选用具有良好润湿性和铺展性的钎料，以及选用焊接性能相对较好的硬质合金，能够更容易获得优质、饱满的焊缝。经过比较，硬质合金选用 YG15［4］，其晶粒度为 2～3 μm，密度为13.9～14.1 g/cm3，钴质量分数为 14.8%～15.2%。 钴质量分数较大的硬质合金，具有较好的冲击韧性，同时还具有较大的抗弯强度。

钎料的选用要考虑焊接温度、润湿性要求，以及与母材形成冶金结合性能的要求等，同时还要满足焊缝物理、化学及力学性能要求。钎料的化学成分见表2，其熔化温度为671～779℃，钎焊温度为779～899℃。

在钎焊过程中，为了使钎料更好地流动和获得质量更好的焊缝，应选用钎剂作为助焊剂。助焊剂的作用主要是去除表面杂物，增强钎料在焊接表面的铺展能力，隔绝焊接面与空气而防止氧化。基于以上考虑，钎剂采用FB102C银焊膏，能够满足焊接需要。

 

表1　42CrMo化学成分

  

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表2　钎料化学成分

  

成分 银 铜 锌 镍质量分数 40% 30% 28% 2%

4　钎焊过程

焊前处理、装夹、加热方式对焊接的效率和焊缝强度等有不同影响。在钎焊过程中，焊缝排渣也会对焊接质量造成影响。笔者采用不同的试验方案研究钎焊方法对焊接质量的影响。

4.1　焊前处理

从图3可以看出，焊缝排渣较好的剪切断面比较光滑，焊料铺展比较均匀，而没有排渣操作的断面有明显的焊渣存在。这是因为焊渣没有及时排出，影响了钎料的铺展，减小了硬质合金与基材的有效焊接面积，在断面处呈现不整齐形貌，降低了焊接强度。基材喷砂后表面呈现不规则的凹凸，增大了焊接面的有效钎焊面积，同时也能使钎料在基材的结合面形成更好的互熔，增加了剪切强度，如图4所示。

3.工具（T），是指教学方式方法，以及新技术、新媒体应用、大数据、云计算等互联网信息技术。在不断创新教学方式方法的同时，要将现代信息技术的最新成果，应用在网络培训上，推动网络培训的发展。

试验用设备包括显微硬度仪［5］、能谱仪、电子显微镜、液压压力机等。

（3）从试题考查情况来看，2018年的文理科试卷相同的试题数量为8题，并且有7题为选择题，1题为填空题．在对6个数学学科核心素养的考查试题数量上，文理科没有显著性差异，这说明文理科命题越来越趋向于统一化．

4.2　焊接工艺

每个焊接试验方案做三个焊接试样，针对每个试验方案随机选择一个试样进行分析研究。

随着时代的发展，农业节水灌溉技术必然会广泛应用于未来农业灌溉中。因此，要重视农业的节水灌溉工作，不断发展农业节水灌溉技术，使其可以更好地促进农业经济的发展。要加强对农业节水灌溉的经济效益分析，提高农民对农业节水灌溉技术的认可度，获得更多农民的支持，提高农民采用农业节水灌溉技术的积极性，使农业更好地发展。

钎焊时若没有排渣操作，将硬质合金片加热至暗红色，有钎料从硬质合金片四周均匀析出，将工装拧紧。钎焊时若有排渣操作，将硬质合金片加热至暗红色，当有钎料均匀析出时，松开紧固工装，轻微移动硬质合金片，使焊渣及时排出，然后拧紧工装。对两种操作进行对比，考察排渣工序对硬质合金钎焊质量的影响。

4.3　焊接试验方案

焊接试验方案见表3。

 

表3　焊接试验方案

  

试验编号 焊接工艺 基材焊前处理 排渣操作1 中频感应加热至450℃左右后进行火焰钎焊喷砂 有2不喷砂 有3喷砂 无

采用中频感应加热至450℃左右对基材的硬度影响较小，再采用火焰加热至钎焊温度850℃左右，钎焊完成后在250～300℃内保温。应用这一工艺，可以减小加热对基材硬度的影响，同时使焊接加热时间有很大缩短。

5　焊接试样分析

由于需焊接的硬质合金片较多，因此为提高钎焊效率和质量，在焊接前用工装将硬质合金片固定。

5.1　焊接工艺

采用显微硬度仪检测试样，发现硬质合金在钎焊后基材硬度有一定下降，见表4。离焊缝位置较近，即热影响区（图1）位置硬度下降得更多。

钎焊过程中，焊料与基材及硬质合金进行相互作用，形成紧密结合的微观组织，通过对焊缝的微观组织进行分析可以发现其与焊接质量有密切联系。

5.2　焊缝剪切强度

钎焊质量通过剪切试验确定。焊缝剪切强度测试如图2所示，压力机将压头向下挤压硬质合金，检测焊缝受剪切力后断裂时的最大剪切力。

焊缝剪切强度作为硬质合金钎焊的主要参数，直接反映了钎料与基材及硬质合金的熔合情况。按不同焊接试验方案得到的焊缝，经剪切强度测试，得到数据见表5。对基材进行喷砂和排渣处理，焊缝的平均强度达到287.5 MPa，与基材没有喷砂但有排渣处理的试验相比，强度有较大提高。试验方案1相比试验方案3的强度也有明显提高。从测试结果来看，焊前对基材进行喷砂处理，提高了焊缝剪切强度，这是因为基材表面喷砂能有效增大焊缝的接触面积，对焊缝强度的提高有较大帮助。

  

▲图1 焊接热影响区

  

▲图2 焊缝剪切强度测试

硬质合金钎焊和其它钎焊一样需要焊前处理，目的是为钎焊创造有利条件，以获得优质焊缝。一般焊前对硬质合金的处理有机械、化学、物理、超声波、电化学去膜等方法。笔者对硬质合金和基材采用喷砂方法去除表面杂质，同时考察喷砂工序对钎焊表面及钎焊质量的影响。

 

表4　试样硬度

  

焊接后试样 维氏硬度（HV）焊接前 413 407 418热影响区（距离焊缝约1.7 mm） 305 300 311基材 360 343 351

 

表5　焊缝剪切强度

  

试验编号 剪切强度/MPa 平均值/MPa 1 300.3 276.8 285.3 287.5 2 223 200 229 217.3 3 244.2 277.8 225.3 249.1

5.3　焊缝显微组织

制度的规范化是保证工作顺利开展的关键,因此院方应结合科室具体情况,集思广益,借鉴当前国内外新型、有效、安全的护理标准操作规程予以制度攥写,形成最大化保证新生儿护理风险管理的规章制度,包括护理记录的正确填写、护理会诊制度、交接班制度等,以此降低新生儿风险事件的发生。

图5为钎焊焊缝显微组织，可以看出，钎料与基材及硬质合金连接的界面清晰，结合较好，无气孔、裂纹、脱焊等明显钎焊缺陷，钎料在焊接过程中表现出较好的焊接性能。图5中上侧靠近硬质合金的焊缝反应界面形成了一层薄且均匀的带状反应区，下侧为钎料与基材的反应界面，基材在焊接前进行了喷砂处理，焊接面表现出凹凸不平，使钎料与基材的结合紧密，没有明显缺陷。在剪切测试中，钎焊界面的断裂从钎料处断裂，硬质合金片及基材表面钎料断面均匀平整，从侧面验证了钎焊工艺，达到了焊接质量要求。

企业的成本管理涉及诸多因素。如果管理人员只关注施工进度、施工质量、施工安全，而忽视对施工人员、施工工艺、施工设备、施工材料等人力、物资方面的管理，则难以实现成本控制的真正目的。目前，企业在实施成本控制时，各部门、各岗位人员难以实现权力与责任的落实与统一，没有完善的部门、岗位管理制度和考核制度，没有将项目成本与管理人员的经济利益相联系，这就造成管理人员不落实管理职责，工作人员在施工过程中不认真执行的成本控制的不利局面。成本控制工作应在施工的各阶段进行，任何一个阶段缺乏严格的管理都会使成本控制工作计划出现偏差。

  

▲图3 剪切断面形貌

  

▲图4 试验方案1焊缝结合情况

5.4　钎焊焊缝元素扩散分布情况

为考察钎料在焊接过程中的扩散分布情况，对焊接试样做了能谱分析，考察焊接界面及焊缝各处的元素分布情况。图6中，横坐标为从硬质合金侧至基材侧的距离，纵坐标数值为能谱计数率，反映焊缝中元素的质量分数趋势。

钎焊的加热过程是钎料与基材及硬质合金扩散、融合的过程，元素之间的互相扩散形成了一个复杂的反应体系，这一扩散的过程也是形成较佳连接焊缝的保证。在不同的钎焊温度下，焊缝中的元素分布规律基本相同［7-8］，然而各个元素的扩散、富集也有自身的规律。铬的扩散相对均匀，在硬质合金及钎料中都有很大程度的存在，在焊缝的反应界面富集较多，原本只存在于钎料中的镍在两侧也有一定的扩散。铜、锌、钠在焊接后大部分存在于钎料中，铜在钎焊界面中富集较为明显。硬质合金中钴的扩散较为活跃，通过长程扩散至基材中，在钎焊界面及基材中有明显增多，显示其具有较强的扩散能力，且与铁形成固溶体［9-11］。银在焊接过程中的区域富集情况较明显，界面附近的银较多。从上述元素扩散分布情况可以看出，虽然钎焊的钎焊温度相对较低，焊接时间相对较短，但焊缝中的各个元素在一定程度上得到了充分的融合。

随着年龄增长，自然老化或光老化都会造成皮肤生物黄色素的堆积，其中年龄与脂褐素含量的关系早有报道[20]。随着年龄增长，脂褐素会在人体细胞内逐渐沉积，不仅影响皮肤颜色，而且能够通过挤占细胞空间位置，影响细胞正常功能。随着年龄增长，对脂褐素的清除能力降低，进一步造成脂褐素沉积。

  

▲图5 试验方案1焊缝显微组织

  

▲图6 钎焊焊缝元素扩散分布情况

6　结论

应用中频感应加热工件至一定温度，然后进行火焰钎焊，在保证基材硬度的同时能确保焊接质量，同时得出如下结论：

（1）基材的喷砂处理增大了焊接过程中的接触面积，显著提高焊接强度；

（2）焊接过程中的排渣操作必不可少，采取排渣工作能改善焊缝的钎料铺覆，提高焊接性能；

（3）采用工艺方案1的钎焊焊缝，铜、钴、银等元素的扩散比较充分，可获得较好的焊接质量。

参考文献

［1］ 中国机械工程学会焊接学会.焊接手册1：焊接方法及设备［M］.2版.北京：机械工业出版社，2001:481-490.

［2］ 汤健，宋延钢，顾福明.制冷设备钎焊工艺研究及应用［J］.机械制造，2008，46（2）：16-18.

［3］ 王娟，李亚江.钎焊与扩散焊［M］.北京：化学工业出版社，2016：177-185.

［4］ 张启运，庄鸿寿.钎焊手册［M］.北京：机械工业出版社，1999：11-22.

［5］ 金属材料 布氏硬度试验 第 1部分：试验方法：GB/T 231.1—2009［S］.

［6］ 采掘机械用截齿：MT/T 246—2006［S］.

［7］ 刘秋国.YG6C硬质合金与5CrMnMo钢真空钎焊及真空热处理一体化工艺研究［D］.镇江：江苏科技大学，2011.

［8］ 刘佳惠.YG6C硬质合金与42CrMo钢真空钎焊及热处理一体化工艺研究［D］.镇江：江苏科技大学，2011.

［9］ 周金，王海龙.YG8硬质合金与42CrMo钢的真空钎焊工艺研究［J］.热加工工艺，2009，38（7）:109-111.

［10］ BAO M D， XU J F， XU X B，et al.Study on Interface Structure and Bond Properties between Cemented Carbide and Tool Steel Blazing with Amorphous Alloy［J］.Transactions of Materials and Heat Treatment，2004，25（5）:101-104.

［11］ 虞觉奇，易文质，陈邦迪，等.二元合金状态图集［M］.上海：上海科学技术出版社，1987:301-498.