一種采用石墨電極的電阻釬焊方法及其裝置制造方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種采用石墨電極的電阻釬焊方法及其裝置，本方法用石墨電極作為電阻釬焊加熱元件釬焊硬質(zhì)合金工件，硬質(zhì)合金釬焊工件放在一個(gè)密閉的鋼制釬焊室內(nèi)部，石墨電極被通電加熱過(guò)程中利用石墨電極中的碳與硬質(zhì)合金釬焊工件周?chē)难鯕獍l(fā)生化學(xué)反應(yīng)，使得釬焊連接處的局部區(qū)域氧氣被消耗掉?？梢詫?shí)現(xiàn)硬質(zhì)合金與鋼基體或硬質(zhì)合金與硬質(zhì)合金之間的釬焊連接釬縫區(qū)域的無(wú)氧氣氣孔缺陷，釬焊連接部位溫度場(chǎng)均勻，加熱時(shí)間短、效率高。石墨電極外套加有石墨保護(hù)裝置，以保護(hù)石墨電極在電阻釬焊加壓時(shí)不被損壞。石墨電極上配有壓力控制器，以保證不同的釬焊連接部位在石墨電極達(dá)到一定的壓力后不再增加壓力，以保證不同釬焊工件需要不同外加壓力的需要。
【專(zhuān)利說(shuō)明】—種采用石墨電極的電阻釬焊方法及其裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及硬質(zhì)合金焊接領(lǐng)域，尤其是涉及一種硬質(zhì)合金工件的電阻釬焊裝置以及使用該裝置釬焊硬質(zhì)合金工件的方法。

【背景技術(shù)】
[0002]硬質(zhì)合金是以高硬度難熔金屬的碳化物(WC、TiC)微米級(jí)粉末為主要成分，以鈷(Co)或鎳(Ni)、鑰(Mo)為粘結(jié)劑，在真空爐或氫氣還原爐中燒結(jié)而成的粉末冶金制品。硬質(zhì)合金具有高耐磨性、耐熱性、耐蝕性及良好的紅硬性等優(yōu)異性能，廣泛地應(yīng)用于機(jī)械加工、地質(zhì)勘探、礦山開(kāi)采等工業(yè)領(lǐng)域。隨著國(guó)家制造產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展，對(duì)硬質(zhì)合金制造的各種工具和制品的需求量日益增加。但因利用其制造形狀復(fù)雜的制品困難，成本也高，應(yīng)用范圍受到限制。硬質(zhì)合金與鋼的焊接能夠很好解決硬質(zhì)合金尺寸有限、形狀簡(jiǎn)單、成本高、韌性差等缺點(diǎn)，擴(kuò)大了硬質(zhì)合金的應(yīng)用范圍，具有重要的理論意義和實(shí)用價(jià)值。
[0003]目前，大部分硬質(zhì)合金是采用釬焊的方法將硬質(zhì)合金鑲嵌在中碳鋼或低合金鋼基體上使用，釬焊工藝與硬質(zhì)合金的使用性能密切相關(guān)，釬焊性能的優(yōu)略直接影響到硬質(zhì)合金的使用效果。對(duì)于工作在500° C以上且接頭強(qiáng)度要求較高的硬質(zhì)合金，一般選用Μη基和 Ni 基釬料，如 B-Mn50NiCuCrCo、B_Mn65NiCoFeB、B-Ni82CrSiB 和 B_Ni75CrSiB 等。而這些釬料中含有的Mn、Co、Cr元素屬于活性元素(活性元素主要有T1、Zr、Cr、W、Co、Mo、Mn、V、Nb等)，而活性元素在釬焊過(guò)程中極易吸附周?chē)諝庵械幕顫姎怏w氧氣、在釬焊過(guò)程中會(huì)以氧氣氣孔的形式存在于硬質(zhì)合金釬焊件釬縫中，這些不同大小3氣孔最終會(huì)導(dǎo)致釬焊工件的釬縫中存在大量缺陷，使得釬焊出來(lái)的硬質(zhì)合金產(chǎn)品質(zhì)量嚴(yán)重下降，硬質(zhì)合金釬焊工件的成品率和使用壽命都大大下降。
[0004]電阻釬焊是利用電阻焊的方法對(duì)將要釬焊的工件(工件之間夾有釬料和釬劑)進(jìn)行加熱焊接。電阻釬焊具有電阻焊的特點(diǎn)，即電流流過(guò)工件及其接觸面時(shí)要產(chǎn)生熱量，其局部加熱速度極快，電阻釬焊操作簡(jiǎn)單、易于改善勞動(dòng)條件、實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化、生產(chǎn)效率聞。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種可提高硬質(zhì)合金與碳鋼工件釬焊性能和質(zhì)量的電阻釬焊裝置，本發(fā)明還提供了使用該裝置釬焊硬質(zhì)合金與碳鋼工件的方法。
[0006]本發(fā)明的目的可通過(guò)下述技術(shù)措施來(lái)實(shí)現(xiàn):
本發(fā)明的采用石墨電極的電阻釬焊方法包括下述步驟:
a、將待釬焊的硬質(zhì)合金和碳鋼或合金鋼工件表面和所需要用到的釬料表面清洗干凈;
b、先將需要釬焊的碳鋼放進(jìn)釬焊室內(nèi)，然后將錳基釬料放置在碳鋼相應(yīng)的位置上，并在釬料上散布少量釬劑，然后將硬質(zhì)合金放在釬料上，釬料可以是片狀或箔狀，釬料厚度為
0.05^0.5mm ； C、操作電阻釬焊裝置，設(shè)置電阻釬焊參數(shù)，焊接電流設(shè)置為600(Γ15000Α，焊接時(shí)間設(shè)置為20(T70C(CY是cycle，周波的意思，周波(Hz)是指一秒鐘的振蕩頻率數(shù)，交流電50Hz情況下1周波=0.02秒，簡(jiǎn)稱(chēng)為C)，焊接壓力設(shè)置為0.7KP5KN，然后啟動(dòng)電阻點(diǎn)焊機(jī)；d、釬焊完畢后，讓焊件自然冷卻，待焊件冷卻至室溫后將焊好的硬質(zhì)合金釬焊件從釬焊室中取出。
[0007]本發(fā)明用于上述方法的硬質(zhì)合金工件的電阻釬焊裝置包括密閉的鋼制釬焊室、以相對(duì)布置的方式設(shè)置在釬焊室內(nèi)的正、負(fù)電極；所述正、負(fù)電極是由相對(duì)設(shè)置的石墨正、負(fù)電極護(hù)套，分別安裝在石墨正、負(fù)電極護(hù)套內(nèi)的石墨正、負(fù)電極構(gòu)成，且在石墨正、負(fù)電極中的一個(gè)電極后部設(shè)置有壓力控制器。
[0008]本發(fā)明在釬焊室內(nèi)的釬焊工件連接區(qū)設(shè)置有溫度控制器。
[0009]所述的壓力控制器為市場(chǎng)銷(xiāo)售產(chǎn)品，由彈簧、感應(yīng)器、連接導(dǎo)桿、開(kāi)關(guān)組成。以保證釬焊接觸部位在達(dá)到一定的壓力后石墨電極停止增加壓力。
[0010]本發(fā)明的有益效果如下:
本方法將石墨作為電阻釬焊硬質(zhì)合金時(shí)的加熱源，用石墨電極電阻加熱時(shí)，釬焊連接加熱部位溫度場(chǎng)均勻，加熱時(shí)間短、效率高。硬質(zhì)合金釬焊工件放在一個(gè)密閉的鋼制釬焊室內(nèi)部，避免外面氧氣進(jìn)入釬焊室內(nèi)部氧化石墨電極和釬焊工件，從而減少造成電阻釬焊時(shí)焊縫中有氣孔缺陷的可能。重要的是本方法可以實(shí)現(xiàn)硬質(zhì)合金與鋼基體或硬質(zhì)合金與硬質(zhì)合金之間釬縫區(qū)域無(wú)氧氣氣孔缺陷的釬焊連接。釬焊室內(nèi)在石墨電極被通電加熱過(guò)程中利用石墨電極中的碳與硬質(zhì)合金釬焊工件周?chē)难鯕?2發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，使得釬焊連接處的局部區(qū)域02被消耗掉,并生成co、co2氣體，同時(shí)釬焊室內(nèi)空氣中剩余的氮?dú)鈔2也是不活潑氣體，這幾種氣體組成的氣體層隔絕了外層的氧氣進(jìn)入釬焊部位，保護(hù)了釬焊連接部位不會(huì)被氧化，最重要的是由于釬焊連接區(qū)域的活潑02被消耗掉，硬質(zhì)合金釬焊工件連接部分的釬縫合金中就沒(méi)有氧氣氣孔出現(xiàn)，釬縫缺陷明顯減少，釬焊連接質(zhì)量大大提高。石墨電極外套加有石墨保護(hù)裝置，以保護(hù)石墨電極在電阻壓力釬焊時(shí)不被損壞。電阻釬焊時(shí)，在釬焊連接區(qū)有溫度控制器保證在釬焊到一定溫度時(shí)停止加熱。石墨電極上配有壓力控制器，以保證不同的釬焊連接部位在石墨電極達(dá)到一定的壓力后不再增加壓力，以保證不同釬焊工件需要不同外加壓力的需要。
[0011]本方法可在不需要惰性氣體保護(hù)條件下，可以實(shí)現(xiàn)硬質(zhì)合金與鋼基體或硬質(zhì)合金與硬質(zhì)合金之間的釬焊界面釬縫區(qū)無(wú)氧氣氣孔釬焊連接，釬焊表面無(wú)需特殊處理，釬焊成本低，釬焊工件連接界面結(jié)合可靠性強(qiáng)，大大提高焊件的綜合性能，工程應(yīng)用意義很大。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0012]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013]圖中序號(hào):1釬焊室、2石墨正電極護(hù)套、3石墨正電極、4釬焊件、5釬料、6溫度控制器、7釬焊件、8石墨負(fù)電極護(hù)套、9石墨負(fù)電極、10壓力控制器。

【具體實(shí)施方式】
[0014]本發(fā)明以下將結(jié)合實(shí)施例(附圖)作進(jìn)一步的描述:
如圖1所示，本發(fā)明的硬質(zhì)合金工件的電阻釬焊裝置包括密閉的鋼制釬焊室1、以相對(duì)布置的方式設(shè)置在釬焊室內(nèi)的正、負(fù)電極；所述正、負(fù)電極是由相對(duì)設(shè)置的石墨正、負(fù)電極護(hù)套2、8，分別安裝在石墨正、負(fù)電極護(hù)套內(nèi)的石墨正、負(fù)電極3、9構(gòu)成，且在石墨負(fù)電極9后部設(shè)置有壓力控制器10，在釬焊室內(nèi)的釬焊工件連接區(qū)設(shè)置有溫度控制器6，用于保證在釬焊加熱到一定溫度時(shí)停止加熱。
[0015]所述的壓力控制器為市場(chǎng)銷(xiāo)售產(chǎn)品，由彈簧、感應(yīng)器、連接導(dǎo)桿、開(kāi)關(guān)組成。以保證釬焊接觸部位在達(dá)到一定的壓力后石墨電極停止增加壓力。
[0016]更具體說(shuō)所述的石墨正、負(fù)電極護(hù)套2、8以共軸線相對(duì)設(shè)置的方式分別與釬焊室1上下壁板相結(jié)合，且石墨正、負(fù)電極護(hù)套相對(duì)設(shè)置前端位于釬焊室1內(nèi)，釬焊件4、7位于石墨正、負(fù)電極護(hù)套之間。
[0017]本發(fā)明采用石墨電極作為電阻加熱元件釬焊硬質(zhì)合金工件，在電阻加熱過(guò)程中利用石墨電極中的碳元素和釬焊連接硬質(zhì)合金工件部位的氧氣反應(yīng)消耗掉周邊的氧氣，使得硬質(zhì)合金釬焊工件釬縫中沒(méi)有氧氣氣孔，明顯提高了硬質(zhì)合金釬焊工件的品質(zhì)。
[0018]所述的石墨電極護(hù)套用于保護(hù)石墨電極在電阻壓力釬焊時(shí)不被損壞，同時(shí)如果長(zhǎng)時(shí)間使用石墨電極時(shí)保護(hù)石墨后出現(xiàn)大量燒損，可以更換新的保護(hù)石墨繼續(xù)使用。且所述石墨電極可制作成不同形狀和尺寸大小，以便于釬焊不同要求的硬質(zhì)合金工件。
[0019]在本發(fā)明中，釬焊工件放在一個(gè)密閉的鋼制釬焊室內(nèi)部，電阻釬焊時(shí)工件的釬焊過(guò)程就在釬焊室內(nèi)部執(zhí)行。
[0020]本發(fā)明以下以硬質(zhì)合金與碳鋼和硬質(zhì)合金的釬焊為例來(lái)詳細(xì)說(shuō)明使用本發(fā)明的電阻釬焊裝置釬焊方法，具體操作步驟如下:
實(shí)施例1:
第一步，將待釬焊的YG15硬質(zhì)合金釬焊件4、45#碳鋼釬焊件7的表面用稀鹽酸或氫氧化鈉水溶液清洗，去除表面氧化膜，用丙酮擦拭清洗干凈；
第二步，將0.3mm厚釬焊時(shí)用的B-Mn50NiCuCrCo釬料5先用砂紙打磨以去除表面氧化膜，再用丙酮擦拭干凈；
第三步，先將需要釬焊的45#碳鋼釬焊件7放進(jìn)釬焊室1內(nèi)，然后將錳基B-Mn50NiCuCrCo釬料5放置在碳鋼釬焊連接相應(yīng)的位置上，并在釬料上散布少量102釬劑，然后將YG15硬質(zhì)合金釬焊件4放在釬料上；
第四步，操作電阻釬焊裝置，焊接電流設(shè)置為12000A，焊接時(shí)間設(shè)置為50C，焊接壓力設(shè)置為3KN，然后啟動(dòng)電阻點(diǎn)焊機(jī)；
第五步，釬焊完畢后，讓焊件自然冷卻，待焊件冷卻至室溫后將焊好的硬質(zhì)合金釬焊件從釬焊室1中取出。
[0021]實(shí)施例2:
第一步，將待釬焊的YG3硬質(zhì)合金釬焊件4、40Cr合金鋼釬焊件7的表面用稀鹽酸或氫氧化鈉水溶液清洗，去除表面氧化膜，用丙酮擦拭清洗干凈；
第二步，將0.1mm厚釬焊時(shí)用的B-Mn65NiCoFeB釬料5先用砂紙打磨以去除表面氧化膜，再用丙酮擦拭干凈；
第三步，先將需要釬焊的40Cr合金鋼釬焊件7放進(jìn)釬焊室1內(nèi)，然后將錳基B-Mn65NiCoFeB釬料5放置在碳鋼釬焊連接相應(yīng)的位置上，并在釬料上散布少量102釬劑，然后將YG3硬質(zhì)合金釬焊件4放在釬料上； 第四步，操作電阻釬焊裝置，焊接電流設(shè)置為10000A，焊接時(shí)間設(shè)置為30C，焊接壓力設(shè)置為1.5KN，然后啟動(dòng)電阻點(diǎn)焊機(jī)；
第五步，釬焊完畢后，讓焊件自然冷卻，待焊件冷卻至室溫后將焊好的硬質(zhì)合金釬焊件從釬焊室1中取出。
[0022]實(shí)施例3:
第一步，將待釬焊的YT5硬質(zhì)合金釬焊件4、40#碳鋼釬焊件7的表面用稀鹽酸或氫氧化鈉水溶液清洗，去除表面氧化膜，用丙酮擦拭清洗干凈；
第二步，將0.05mm厚釬焊時(shí)用的B_Mn50NiCuCrCo釬料5先用砂紙打磨以去除表面氧化膜，再用丙酮擦拭干凈；
第三步，先將需要釬焊的40#碳鋼釬焊件7放進(jìn)釬焊室1內(nèi)，然后將鎳基B-Ni75CrSiB釬料5放置在碳鋼釬焊連接相應(yīng)的位置上，并在釬料上散布少量102釬劑，然后將YT5硬質(zhì)合金釬焊件4放在釬料上；
第四步，操作電阻釬焊裝置，焊接電流設(shè)置為7000A，焊接時(shí)間設(shè)置為25C，焊接壓力設(shè)置為1KN,然后啟動(dòng)電阻點(diǎn)焊機(jī)；
第五步，釬焊完畢后，讓焊件自然冷卻，待焊件冷卻至室溫后將焊好的硬質(zhì)合金釬焊件從釬焊室1中取出。
[0023]實(shí)施例4:
第一步，將待釬焊的YT730硬質(zhì)合金釬焊件4、YT730硬質(zhì)合金釬焊件7的表面用稀鹽酸或氫氧化鈉水溶液清洗，去除表面氧化膜，用丙酮擦拭清洗干凈；
第二步，將0.08mm厚電阻釬焊時(shí)用的B_Ni82CrSiB釬料5先用砂紙打磨以去除表面氧化膜，再用丙酮擦拭干凈；
第三步，先將需要釬焊的YT730硬質(zhì)合金釬焊件7放進(jìn)釬焊室1內(nèi)，然后將鎳基B-Ni82CrSiB釬料5放置在焊件7相應(yīng)的位置上，并在釬料上散布少量102釬劑，然后將YT5硬質(zhì)合金釬焊件4放在釬料上；
第四步，操作電阻釬焊裝置，焊接電流設(shè)置為8000A，焊接時(shí)間設(shè)置為60C，焊接壓力設(shè)置為4KN,然后啟動(dòng)電阻點(diǎn)焊機(jī)；
第五步，釬焊完畢后，讓焊件自然冷卻，待焊件冷卻至室溫后將焊好的硬質(zhì)合金釬焊件從釬焊室1中取出。
【權(quán)利要求】
1.一種采用石墨電極的電阻釬焊方法，其特征在于:所述方法包括下述步驟: a、將待釬焊的硬質(zhì)合金和碳鋼或合金鋼工件表面和所需要用到的釬料表面清洗干凈; b、先將需要釬焊的碳鋼放進(jìn)釬焊室內(nèi)，然后將錳基釬料放置在碳鋼相應(yīng)的位置上，并在釬料上散布少量釬劑，然后將硬質(zhì)合金放在釬料上，釬料可以是片狀或箔狀，釬料厚度為0.05^0.5mm ； c、操作電阻釬焊裝置，設(shè)置電阻釬焊參數(shù)，焊接電流設(shè)置為600(Γ15000Α，焊接時(shí)間設(shè)置為20CT70C，焊接壓力設(shè)置為0.7ΚΝ?5ΚΝ，然后啟動(dòng)電阻點(diǎn)焊機(jī)； d、釬焊完畢后，讓焊件自然冷卻，待焊件冷卻至室溫后將焊好的硬質(zhì)合金釬焊件從釬焊室中取出。
2.一種適用于權(quán)利要求1所述方法的電阻釬焊裝置，其特征在于:它包括密閉的鋼制釬焊室、以相對(duì)布置的方式設(shè)置在釬焊室內(nèi)的正、負(fù)電極；所述正、負(fù)電極是由相對(duì)設(shè)置的石墨正、負(fù)電極護(hù)套，分別安裝在石墨正、負(fù)電極護(hù)套內(nèi)的石墨正、負(fù)電極構(gòu)成，且在石墨正、負(fù)電極中的一個(gè)電極后部設(shè)置有壓力控制器。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的硬質(zhì)合金工件的電阻釬焊裝置，其特征在于:在釬焊室內(nèi)的釬焊工件連接區(qū)設(shè)置有溫度控制器。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的硬質(zhì)合金工件的電阻釬焊裝置，其特征在于:所述的壓力控制器由彈簧、感應(yīng)器、連接導(dǎo)桿、開(kāi)關(guān)組成，以保證釬焊接觸部位在達(dá)到一定的壓力后石墨電極停止增加壓力。
【文檔編號(hào)】B23K1/00GK104259610SQ201410426606
【公開(kāi)日】2015年1月7日 申請(qǐng)日期:2014年8月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月27日
【發(fā)明者】馬力, 龍偉民, 鐘素娟, 張青科, 丁天然, 孫華為, 佘春, 劉潔, 宋友寶, 于奇 申請(qǐng)人:鄭州機(jī)械研究所