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焊接刀產生裂紋的原因及其防止辦法

各種牌號的硬質合金其強度越高，在釬焊過程中發生裂紋的可能性越小。在實際生產過程中，用于精加工或超精加工的高硬度、高耐磨性合金刀片(如YD15、YG3X、YN10等)在釬焊時容易產生裂紋。我公司負責焊接刀的生產及質量管理，焊接刀產生裂紋是影響焊接刀質量的主要問題之一。本文闡述了焊接刀產生裂紋的原因及防止辦法，從多角度進行了詳細地分析，有效地解決了長期困擾焊接刀生產的問題。

一、焊接刀裂紋形成的機理及類型

1.加熱對硬質合金形成裂紋影響硬質合金刀片與鋼(刀桿)的熱膨脹系數相差較大，而且合金的導熱性能也較刀體材料差，若在焊接時快速加熱會產生很大內應力，促使刀片在焊接層處熱應力過大導致刀片崩裂。

因此焊接溫度控制在約大于焊料溶點30℃～50℃。選用的焊料其熔點應低于刀桿熔點60℃，焊接時火焰應由下向上均勻加熱慢慢預熱進行焊接，因此要求刀槽與刀片焊接面形成一致。局部過熱會使刀片本身或刀片與刀桿的溫差較大(大與厚的刀片更為嚴重)，熱應力將使刀片刃口崩裂。所以要求預熱時先對刀桿預熱，若刀片與刀桿一起加熱應前后左右往返移動火焰進行加熱，這樣可避免熱量集中造成局部過熱而產生裂紋。

2.刀槽形狀對裂紋形成的影響刀槽的形狀與刀桿焊接面不一致或相差較大，形成封閉式或半封閉式的槽形，易造成焊接面過多和焊層過大，由于熱膨脹之后收縮率不一致，也易在刀片焊接處造成應力過大，形成崩裂。在滿足使用所需要的焊縫強度要求下，盡可能減少釬焊面的面積。

3.冷卻對硬質合金形成裂紋的影響焊接中或焊接后進行冷卻或急速冷卻以及焊劑脫水不良，都會使刀片產生爆裂而裂紋貫通。因此要求焊料有良好的脫水性。焊后絕對不能放在水中急速冷卻，要放在石灰、石棉粉、砂子等中緩慢冷卻。最好緩冷后在300℃左右保溫6小時以上隨爐冷卻。

4.刀槽底面有缺陷對裂紋形成的影響刀片和刀槽的接觸面不平整，如有黑皮麻坑、局部不平等原因，使焊接不能形成平面結合，造成焊料分布不勻，這樣不但影響焊縫強度而且引起應力集中，導致刀片斷裂，因此，刀片要研磨接觸面，對刀片刀槽的焊接面應清洗干凈。

在銑刀片槽與刀片配合過程中，要求刀片伸出刀桿支承部分不大于0.5mm，如果刀片伸出刀桿支承部分過大或刀桿支承部分較弱，就會使刀具在焊接過程中承受拉力而產生斷裂現象。

5.刀片二次加熱對裂紋形成的影響刀片在釬焊后，紫銅釬料沒有完全填滿縫隙，個別出現虛焊，有的刀具在出爐過程中，刀片在刀桿上掉下來，因此需二次加熱，這樣一來，粘結劑Co嚴重燒損，WC晶粒長大，有可能直接導致刀片裂紋。二、焊接應力引起裂紋的特征

硬質合金刀片上出現裂紋，在某種情況下是由于焊接應力過高，超過了硬質合金刀片的強度而產生的。在焊接刀具時，刀體的高度hc應大于刀片高度ht3倍。如hc/ht，在焊接后，容易引起合金刀片斷裂；若hc/ht<3，硬質合金表層產生拉應力，也容易出現裂紋；當hc/ht=4～5時，硬質合金表層無顯著應力，故不易產生裂紋，即使有裂紋也不明顯；在hc/ht<8時，在焊接層上就產生均布載荷。而合金刀片彎曲沿合金刀片厚度方向產生拉應力，在焊接層的強度超過合金本身的力分布就更為復雜，因為不是在一個面上接合，而在兩個、三個或四個面上結合。此外，硬質合金迅速加熱和快速冷卻時，由于熱量分布不均，都可能產生顯著的瞬時應力。在快速加熱時，硬質合金外層受壓應力，中間則受拉應力。超過允許的加熱速度時，就可能出現裂紋或內部的不可見裂紋。硬質合金焊接時，快速冷卻也是很危險的，在這種情況下，外層上會出現拉應力，而引起合金出現裂紋。