1.高频焊接原理
高频感应加热技术是20世纪初发展起来的一项加热技术,具有加热速度快、材料内部发热和热效率。加热均匀且有选择性、产品质量好、几乎无环境污染、易于实现生自动化等一系列优点,并在超硬刀具制造领域得到广泛应用。
高频感应钎焊就是指利用电磁感应原理,使电磁能在钎料和工件中转化成为热能,将钎料加热到熔融状态,从而将工件焊接在一起的焊接方法。该工艺加热速度快,功率密度可达10~100kW/cm2,通常可在几秒钟内完成加热过程,并能保证零件的尺寸精度,其剪切强度可达300~400MPa。
2.高频焊接钎焊焊料与钎剂的选择
钎剂和钎料的选择是决定PCD刀具钎焊强度的主要因素之一,它们的合理搭配能保证熔融钎料具有良好的流动性,充分润湿母材,减少气孔、夹渣等缺陷,获得外形美观、性能优良的钎焊接头。银基钎料被认为是当前较为理想的钎料,钎焊硬质合金接头的抗剪强度一般在200MPa左右,采用高频感应钎焊加热方式时其剪切强度可达300~400MPa
3.高频焊接温度及时间
受PCD内部钴基结合剂的影响,在温度达到700℃以上时会造成刀具材料热损伤,影响切削性能,因此其焊接不能像硬质合金那样采用高达1000℃的高温钎焊工艺。另一方面,焊接温度过低则会影响钎料的润湿性,使后续加工和使用过程中容易发生脱焊现象。以元素六公司PCD复合片为例,推荐CTBO02的钎焊安全温度应低于650℃,CTB010的焊接温度应低于670℃,CTB025应低于720℃。此外,在钎焊PCD复合片时,应首选钴含量较高的K类硬质合金,这样有利于提高钎焊强度。
焊接时间是指保持焊接温度的时间。如果保温时间不够,则焊剂难以充分而均匀地熔化,也会造成焊接不牢的现象。如果保温时间过长,PCD切削刃则会因长时间处于高温下而影响其切削性能。PCD复合片高频感应钎焊时,最佳的恒温保持时间取15~20s。
4.高频焊接缓冷措施
当采用钢为基体材料时,焊接后应采取缓冷措施,这样可有助于减少或消除因刀具材料与基体热膨胀系数不一致所引起的焊接应力,有效防止裂纹的产生。常用的措施包括人工风冷、间隔置于石棉板、埋入生石灰或氧化铝等保温粉、放入保温炉等。刀具焊接后应注意避免置于空气中自然冷却,更不能放入水或油中急冷。
5.高频焊接焊后处理
焊后应及时清洗过量的钎剂和表面氧化皮。钎剂可以在热水中浸泡去除,但最好的去除氧化皮的方法是喷砂。喷砂可在焊接冷却后直接进行,清理后用放大镜检验钎缝,平滑、光洁、无气孔、无裂纹、圆弧状的钎缝最为理想。生产经验表明,细粒喷丸具有对表面缺陷进行钝化的良好作用。
