焊接刀具所產生裂紋的原因分析

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。
 
  1.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的影響
 
  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。
 
  2.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。