2023年大理市焊工證-焊工技術(shù)培訓(xùn):硬質(zhì)合金的釬焊
焊工是一種特種作業(yè)工種,從事焊工相關(guān)規(guī)定工作必須持證上崗,熔化焊接與熱切割特種作業(yè)操作證每3年需要復(fù)審一次。一人一證持證上崗,全國通用。
考試形式:本人參考、單人單桌、分為理論科目和實(shí)操科目,滿分均為100分,及格分均為80分。
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焊工短期技能培訓(xùn)內(nèi)容:
第一周:焊工基礎(chǔ)(電焊工安全操作規(guī)范及設(shè)備工具的安全使用)手工電弧焊操作技能培訓(xùn)(例如:手工焊接設(shè)備、焊接材料、工具。各種焊接位置的操作技能,單面焊雙面成型技術(shù)的操作技巧)。
第二周:氧、乙炔焊接與切割,等離子弧切割(氣焊與切割設(shè)備的使用及安全操作規(guī)程),各種厚板、薄板氣焊與切割操作技巧。
第三周:手工鎢極氬弧焊技術(shù)(例如:氬弧焊設(shè)備及工具的安全使用和安全操作規(guī)程);氬弧焊焊接厚、薄板各種焊接位置的安全操作技巧;常用有色技術(shù)材料,例如:鋁合金材料的焊接技巧。
第四周:二氧化碳?xì)怏w保護(hù)電弧焊技術(shù)(例如:二氧化碳焊接設(shè)備、設(shè)備工具的安全操作規(guī)程);二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊焊接位置的操作技巧。
硬質(zhì)合金是以元素周期表中IVa、Va、VIa族的9種金屬碳化物和Fe、Co、Ni等鐵族金屬,通過粉末冶金方法制備而成的合金總稱。碳化物相使合金具有高的硬度和耐磨性,而粘結(jié)相則賦予合金一定的強(qiáng)度和韌性。
根據(jù)成分,可以將硬質(zhì)合金分為五大類:碳化鎢基硬質(zhì)合金、碳化鈦基硬質(zhì)合金、涂層硬質(zhì)合金、鋼基硬質(zhì)合金及其它硬質(zhì)合金。
硬質(zhì)合金按其應(yīng)用范圍可分為:硬質(zhì)合金切削刀具,硬質(zhì)合金模具,硬質(zhì)合金量具與耐磨零件,以及礦山石油地質(zhì)用硬質(zhì)合金四大類。
一般來說,WC-Co類硬質(zhì)合金的應(yīng)用比較廣泛,可用于鑄鐵、有色金屬及其合金的切削刀具、金屬拉伸模具、沖壓模具、量具以及礦山機(jī)械和地質(zhì)勘探用耐磨零件;WC-Ti-Co類合金主要用于鋼材切削加工;WC-TiC-(NbC)-Co 類合金主要用于高硬度材質(zhì)零件的切削加工。
盡管其它類型的硬質(zhì)合金近年來得到了長(zhǎng)足的發(fā)展,并在一些特殊應(yīng)用場(chǎng)合取得了很大的成功,但是由于 WC-Co系(即YG類)硬質(zhì)合金具有十分優(yōu)異的綜合機(jī)械性能,這類硬質(zhì)合金是目前工業(yè)上用途最廣、用量最大的一類硬質(zhì)合金。
1.硬質(zhì)合金釬焊時(shí)遇到的問題
硬質(zhì)合金的釬焊性是較差的。這是因?yàn)橛操|(zhì)合金的含碳量較高,未經(jīng)清理的表面往往含有較多的游離碳,從而妨礙釬料的潤(rùn)濕。此外,硬質(zhì)合金在釬焊的溫度下容易氧化形成氧化膜,也會(huì)影響釬料的潤(rùn)濕。因此,釬焊前的表面清理對(duì)改善釬料在硬質(zhì)合金上的潤(rùn)濕性是很重要的,必要時(shí)還可采取表面鍍銅或鍍鎳等措施。
硬質(zhì)合金釬焊中的另一個(gè)問題是接頭易產(chǎn)生裂紋。這是因?yàn)樗木膨脹系數(shù)僅為低碳鋼的一半,當(dāng)硬質(zhì)合金與這類鋼的基體釬焊時(shí),會(huì)在接頭中產(chǎn)生很大的熱應(yīng)力,從而導(dǎo)致接頭的開裂。因此,硬質(zhì)合金與不同材料釬焊時(shí),應(yīng)設(shè)法采取防裂措施。
2.釬焊前表面處理
釬焊前必須仔細(xì)地清除工件表面的氧化物、油脂、臟物及油漆等,因?yàn)槿刍说拟F料不能潤(rùn)濕未經(jīng)清理的零件表面,也無法填充接頭間隙。有時(shí),為廠改善母材的釬焊性以及提高釬焊接頭的抗腐蝕性,釬焊前還必須將零件預(yù)先鍍覆某種金屬層。
(1)清除油污油污可用有機(jī)溶劑去除
常用的有機(jī)溶劑有酒精、四氯化碳、汽油、三氯化烯、二氯乙烷及三氯乙烷等。小批生產(chǎn)時(shí)可將零什浸在有機(jī)溶劑中清洗干凈。大批生產(chǎn)中應(yīng)用最廣的是在有機(jī)溶劑的蒸汽中脫脂。此外,在熱的堿溶液中清洗也可得到滿意的效果。例如鋼制零件可浸入70—80℃的10%苛性鈉溶液中脫脂,銅和銅合金零件可在50g磷酸三鈉,50g碳酸氫鈉加1L水的溶液內(nèi)清洗,溶液溫度為60~80°C。零件的脫脂也可在洗滌劑中進(jìn)行脫脂后用水仔細(xì)清洗。當(dāng)零件表面能完全被水潤(rùn)濕時(shí),表明表面油脂已去除干凈。對(duì)于形狀復(fù)雜而數(shù)量很大的小零件,也可在專門的槽子中用超聲波清洗。超聲波去油效率高。
(2)清除氧化物
釬焊前,零件表面的氧化物可用機(jī)械方法、化學(xué)浸蝕法和電化學(xué)浸蝕方法進(jìn)行。機(jī)械方法清理時(shí)可采用銼刀、金屬刷、砂紙、砂輪、噴砂等去除零們:表面的氧化膜。其中銼刀和砂紙清理用于單件生產(chǎn),清理時(shí)形成的溝槽還有利于釬料的潤(rùn)濕和鋪展。批量生產(chǎn)時(shí)用砂輪、金屬刷、噴砂等方法。鋁和鋁合金、鈦合金的表面不宜用機(jī)械清理法。
(3)母材表面鍍覆金屬
在母材表面鍍覆金屬,其主要目的是改善一些材料的釬焊性,增加釬料對(duì)母材的潤(rùn)濕能力;防止母材與釬料相互作用對(duì)接頭質(zhì)量產(chǎn)生不良的影響,如防止產(chǎn)生裂紋,減少界面產(chǎn)生脆性金屬間化合物;作為釬料層,以簡(jiǎn)化裝配過程和提高生產(chǎn)率。
3.釬焊材料
(1)釬料 釬焊工具鋼和硬質(zhì)合金通常采用純銅、銅鋅和銀銅釬料。
純銅對(duì)各種硬質(zhì)合金均有良好的潤(rùn)濕性,但需在氫的還原性氣氛中釬焊才能得到最佳效果。同時(shí),由于釬焊溫度高,接頭中的應(yīng)力較大,導(dǎo)致裂紋傾向增大。采用傳統(tǒng)的純銅釬焊的接頭抗剪強(qiáng)度約為150MPa,接頭塑性也較高,但不適用于高溫工作。
銅鋅釬料是釬焊工具鋼和硬質(zhì)合金最常用的釬料。為提高釬料的潤(rùn)濕性和接頭的強(qiáng)度,在釬料中常添加Mn、Ni、Fe等合金元素。例如B-Cu58ZnMn中就加有w(Mn)4%,使硬質(zhì)合金釬焊接頭的抗剪強(qiáng)度在室溫達(dá)到300~320MPa:在320°C時(shí)仍能維持220—240MPa。在B—Cu58ZnMn的基礎(chǔ)上加入少量的Co,可使釬焊接頭的抗剪強(qiáng)度達(dá)到350MPa,并且具有較高的沖擊韌度和疲勞強(qiáng)度,顯著提高了刀具和鑿巖工具的使用壽命 。
銀銅釬料的熔點(diǎn)較低,釬焊接頭產(chǎn)生的熱應(yīng)力較小,有利于降低硬質(zhì)合金釬焊時(shí)的開裂傾向。為改善釬料的潤(rùn)濕性并提高接頭的強(qiáng)度和工作溫度,釬料中還常添加Mn、Ni等合金元素。例如B-Ag50CuZnCdNi釬料對(duì)硬質(zhì)合金的潤(rùn)濕性極好,釬焊接頭具有良好的綜合性能。
除上述3種類型的釬料外,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,可以選用Mn基和Ni基釬料,如B-Mn50NiCuCrCo和B-Ni75CrSiB等。對(duì)于高速鋼的釬焊,應(yīng)選擇釬焊溫度與淬火溫度相匹配的專用釬料,這種釬料分為兩類,一類為錳鐵型釬料,主要由錳鐵及硼砂組成,所釬焊的接頭抗剪強(qiáng)度一般為100MPa左右,但接頭易出現(xiàn)裂紋:另一類為含Ni、Fe、Mn和Si的特殊銅合金,用它釬焊的接頭不易產(chǎn)生裂紋,其抗剪強(qiáng)度能提高到300MPa。
(2)釬劑和保護(hù)氣體
釬劑的選擇應(yīng)與所焊的母材和所選的釬料相配合。工具鋼和硬質(zhì)合金釬焊時(shí),所用的釬劑主要以硼砂和硼酸為主,并加入一些氟化物(KF、NaF、CaF2等)。銅鋅釬料配用FB301、FB302和FB105釬劑,銀銅釬料配用FB101~FB104釬劑。采用專用釬料釬焊高速鋼時(shí),主要配用硼砂釬劑。
為了防止工具鋼在釬焊加熱過程中的氧化和免除釬焊后的清理,可以采用氣體保護(hù)釬焊。保護(hù)氣體可以是惰性氣體,也可以是還原性氣體,要求氣體的露點(diǎn)應(yīng)低于-40℃.硬質(zhì)合金可在氫所保護(hù)下進(jìn)行釬焊,所需氫氣的露點(diǎn)應(yīng)低于-59℃。
4. 釬焊工藝
工具鋼在釬焊前必須進(jìn)行清理,機(jī)械加工的表面不必太光滑以便于材料和釬劑的潤(rùn)濕和鋪展。硬質(zhì)合金的表面在釬焊前應(yīng)經(jīng)噴砂處理,或用碳化硅或金剛石砂輪打磨,清除表面過多的碳,以便于釬焊時(shí)被釬料所潤(rùn)濕。含碳化鈦的硬質(zhì)合金比較難潤(rùn)濕,通過在其表面上新途徑敷氧化銅或氧化鎳膏狀物,并在還原性氣氛中烘烤使銅或鎳過渡到表面上去,從而增加強(qiáng)釬料的潤(rùn)濕性。
碳素工具鋼的釬焊最好在淬工序前進(jìn)行或者同時(shí)進(jìn)行。如果在淬火工序前進(jìn)行釬焊,所用釬料的固相線溫度應(yīng)高于淬火溫度范圍,以使焊件在重新加熱到淬火溫度時(shí)仍然具有足夠高的強(qiáng)度而不致失效。當(dāng)釬焊和淬火合并進(jìn)行時(shí),選用固相線溫度接近淬火溫度的釬料。
合金工具鋼的成分范圍很寬,應(yīng)根據(jù)具體鋼種確定適宜的釬料、熱處理工序以及將釬焊和熱處理工序合并的技術(shù),從而獲得良好的接頭性能。
高速鋼的淬火溫度一般高于銀銅和銅鋅釬料的熔化溫度,因此需在釬焊前進(jìn)行淬火,并在二次回火期間或之后進(jìn)行釬焊。如果必須在釬焊后進(jìn)行淬火,只能選用前述的專用釬料進(jìn)行釬焊。釬焊高速鋼刀具時(shí)采用焦炭爐比較合適,當(dāng)釬料熔化后,取出刃具并立即加壓,擠出多余的釬料,再進(jìn)行油淬,然后在550~570℃回火。
硬質(zhì)合金刀片與鋼制刀桿釬焊時(shí),宜采取加大釬縫間隙和在釬縫中施加塑性補(bǔ)償墊片的方法,并在焊后進(jìn)行緩冷,以減小釬焊應(yīng)力,防止裂紋產(chǎn)生,延長(zhǎng)硬質(zhì)合金刀具組件的使用壽命。
5.釬焊后的清洗
釬劑殘?jiān)蠖鄶?shù)對(duì)釬焊接頭起腐蝕作用,也妨礙釬縫的檢查,需清除干凈。焊件上的釬劑殘?jiān)扔脽崴疀_洗或用一般的除渣混合液清洗,隨后用合適的酸洗液酸洗,以清除基體刀桿上的氧化膜。但注意不要使用硝酸溶液,以防腐蝕釬縫金屬。有機(jī)類軟釬劑的殘?jiān)捎闷汀⒕凭、丙酮等有機(jī)溶劑擦拭或清洗;氧化鋅和氯化銨等的殘?jiān)g性很強(qiáng),應(yīng)在10%NaOH的溶液中清洗,然后用熱水或冷水洗凈,硼砂和硼酸釬劑的殘?jiān)话阌脵C(jī)械方法或在沸水中長(zhǎng)時(shí)間浸煮來解決。
6.釬焊質(zhì)量的檢驗(yàn)
釬焊接頭的檢驗(yàn)方法可分為無損檢驗(yàn)和破壞檢驗(yàn)等。下面主要是無損檢驗(yàn)的方法:
(1)外觀檢查。
(2)著色檢驗(yàn)和熒光檢驗(yàn)。這兩種方法主要用來檢查因外觀檢查發(fā)現(xiàn)不了的微小裂紋、氣孔、疏松等缺陷。