一種采用石墨電極的電阻釬焊方法及其裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開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密閉的鋼制釬焊室內(nèi)部，石墨電極被通電加熱過程中利用石墨電極中的碳與硬質(zhì)合金釬焊工件周圍的氧氣發(fā)生化學反應(yīng)，使得釬焊連接處的局部區(qū)域氧氣被消耗掉?？梢詫崿F(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)域的無氧氣氣孔缺陷，釬焊連接部位溫度場均勻，加熱時間短、效率高。石墨電極外套加有石墨保護裝置，以保護石墨電極在電阻釬焊加壓時不被損壞。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。
【專利說明】—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)用于機械加工、地質(zhì)勘探、礦山開采等工業(yè)領(lǐng)域。隨著國家制造產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展，對硬質(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、形狀簡單、成本高、韌性差等缺點，擴大了硬質(zhì)合金的應(yīng)用范圍，具有重要的理論意義和實用價值。
[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。對于工作在500° C以上且接頭強度要求較高的硬質(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程中極易吸附周圍空氣中的活潑氣體氧氣、在釬焊過程中會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氣孔最終會導(dǎo)致釬焊工件的釬縫中存在大量缺陷，使得釬焊出來的硬質(zhì)合金產(chǎn)品質(zhì)量嚴重下降，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將要釬焊的工件(工件之間夾有釬料和釬劑)進行加熱焊接。電阻釬焊具有電阻焊的特點，即電流流過工件及其接觸面時要產(chǎn)生熱量，其局部加熱速度極快，電阻釬焊操作簡單、易于改善勞動條件、實現(xiàn)機械化和自動化、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)明的目的可通過下述技術(shù)措施來實現(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，簡稱為C)，焊接壓力設(shè)置為0.7KP5KN，然后啟動電阻點焊機；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、以相對布置的方式設(shè)置在釬焊室內(nèi)的正、負電極；所述正、負電極是由相對設(shè)置的石墨正、負電極護套，分別安裝在石墨正、負電極護套內(nèi)的石墨正、負電極構(gòu)成，且在石墨正、負電極中的一個電極后部設(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銷售產(chǎn)品，由彈簧、感應(yīng)器、連接導(dǎo)桿、開關(guān)組成。以保證釬焊接觸部位在達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)合金時的加熱源，用石墨電極電阻加熱時，釬焊連接加熱部位溫度場均勻，加熱時間短、效率高。硬質(zhì)合金釬焊工件放在一個密閉的鋼制釬焊室內(nèi)部，避免外面氧氣進入釬焊室內(nèi)部氧化石墨電極和釬焊工件，從而減少造成電阻釬焊時焊縫中有氣孔缺陷的可能。重要的是本方法可以實現(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程中利用石墨電極中的碳與硬質(zhì)合金釬焊工件周圍的氧氣02發(fā)生化學反應(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，同時釬焊室內(nèi)空氣中剩余的氮氣n2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入釬焊部位，保護了釬焊連接部位不會被氧化，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裝置，以保護石墨電極在電阻壓力釬焊時不被損壞。電阻釬焊時，在釬焊連接區(qū)有溫度控制器保證在釬焊到一定溫度時停止加熱。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條件下，可以實現(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)無氧氣氣孔釬焊連接，釬焊表面無需特殊處理，釬焊成本低，釬焊工件連接界面結(jié)合可靠性強，大大提高焊件的綜合性能，工程應(yīng)用意義很大。

【專利附圖】

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

【具體實施方式】
[0014]本發(fā)明以下將結(jié)合實施例(附圖)作進一步的描述:
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、以相對布置的方式設(shè)置在釬焊室內(nèi)的正、負電極；所述正、負電極是由相對設(shè)置的石墨正、負電極護套2、8，分別安裝在石墨正、負電極護套內(nèi)的石墨正、負電極3、9構(gòu)成，且在石墨負電極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停止加熱。
[0015]所述的壓力控制器為市場銷售產(chǎn)品，由彈簧、感應(yīng)器、連接導(dǎo)桿、開關(guān)組成。以保證釬焊接觸部位在達到一定的壓力后石墨電極停止增加壓力。
[0016]更具體說所述的石墨正、負電極護套2、8以共軸線相對設(shè)置的方式分別與釬焊室1上下壁板相結(jié)合，且石墨正、負電極護套相對設(shè)置前端位于釬焊室1內(nèi)，釬焊件4、7位于石墨正、負電極護套之間。
[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]所述的石墨電極護套用于保護石墨電極在電阻壓力釬焊時不被損壞，同時如果長時間使用石墨電極時保護石墨后出現(xiàn)大量燒損，可以更換新的保護石墨繼續(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，釬焊工件放在一個密閉的鋼制釬焊室內(nèi)部，電阻釬焊時工件的釬焊過程就在釬焊室內(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)合金的釬焊為例來詳細說明使用本發(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，焊接時間設(shè)置為50C，焊接壓力設(shè)置為3KN，然后啟動電阻點焊機；
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，焊接時間設(shè)置為30C，焊接壓力設(shè)置為1.5KN，然后啟動電阻點焊機；
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，焊接時間設(shè)置為25C，焊接壓力設(shè)置為1KN,然后啟動電阻點焊機；
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，焊接時間設(shè)置為60C，焊接壓力設(shè)置為4KN,然后啟動電阻點焊機；
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，焊接時間設(shè)置為20CT70C，焊接壓力設(shè)置為0.7ΚΝ?5ΚΝ，然后啟動電阻點焊機； 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、以相對布置的方式設(shè)置在釬焊室內(nèi)的正、負電極；所述正、負電極是由相對設(shè)置的石墨正、負電極護套，分別安裝在石墨正、負電極護套內(nèi)的石墨正、負電極構(gòu)成，且在石墨正、負電極中的一個電極后部設(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、開關(guān)組成，以保證釬焊接觸部位在達到一定的壓力后石墨電極停止增加壓力。
【文檔編號】B23K1/00GK104259610SQ201410426606
【公開日】2015年1月7日 申請日期: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 申請人:鄭州機械研究所