鎢鋼,是硬質(zhì)合金的一種,具有硬度大、強(qiáng)度高、耐磨性和韌性好、耐熱性和耐腐蝕性優(yōu)越的特點(diǎn),常用生產(chǎn)車刀、銑刀、刨刀、鉆頭、鏜刀、鑿巖工具、采掘工具、鉆探工具等設(shè)備。但由于鎢與鋼在結(jié)晶學(xué)和物理性能方面相差很大,所以焊接相當(dāng)困難。常見的焊接方法有:
(1)氬弧焊
鎢與鋼采用氬弧焊時(shí),由于在鎢母材一側(cè)有比較脆的硬化層,所以焊接裂紋傾向性較大。如果焊接要求不高的話,可直接使用氬弧焊焊接,電弧偏向鋼木材,偏離鎢母材,使鋼的熔化液體對(duì)鎢一側(cè)進(jìn)行濕潤(rùn),實(shí)現(xiàn)熔化焊-釬焊連接,可獲得較好的焊接接頭。
如果采用加入Ni和Cu的中間層,可以獲得更好一點(diǎn)的鎢與鋼的接頭;焊接過程中最好采用氦氣保護(hù);為了防止裂紋產(chǎn)生,對(duì)鎢與鋼焊件不能固定施焊,焊前可以進(jìn)行預(yù)熱,這樣能提高接頭塑性,減少裂紋傾向。
(2)電子束焊
其步驟是:焊前對(duì)兩種母材進(jìn)行認(rèn)真清理和酸洗,酸洗液為54%H2SO4+45%HNO3+1%HF,酸洗溫度為60℃,酸洗半分鐘;酸洗后的焊件需在清水中沖洗并進(jìn)行150℃烘干;將清理好的被焊接頭裝配、定位,然后放入真空室中,并調(diào)整好焊接參數(shù)和電子焊槍。鎢與不銹鋼1Cr18Ni9Ti真空電子束焊的工藝參數(shù)為:加速電壓17.5kV,電子束流70mA,焊接速度0.83cm/s,真空度0.0133Pa以上,焊后取出焊件,緩冷至室溫即可。
(3)真空擴(kuò)散焊
鎢與鋼的焊接采用擴(kuò)散焊能獲得良好的焊接接頭,可以直接焊接,也可以采取加中間層的辦法;中間層材料還是Ni和Cu,采用中間擴(kuò)散層的焊接接頭強(qiáng)度比無中間擴(kuò)散層的接頭高。真空擴(kuò)散焊的工藝參數(shù)為:焊接溫度1200℃,焊接壓力2.94MPa,焊接時(shí)間30min,真空度0.0133Pa。
(4)自蔓延焊
自蔓延焊接是指利用自蔓延高溫合成反應(yīng)的放熱及其產(chǎn)物來實(shí)現(xiàn)焊接的一種連接方法。根據(jù)母材或接頭的性能要求配制粉末焊料,壓制成坯作為中間反應(yīng)層;選取的中間層組元之間首先要能夠發(fā)生自蔓延反應(yīng);發(fā)生自蔓延反應(yīng)需要有高放熱反應(yīng)的體系組元,這就要求反應(yīng)體系中含有活潑金屬和小原子非金屬,同時(shí)還應(yīng)含有某種能夠降低反應(yīng)引燃溫度的組元。鋼與鎢的自蔓延焊接可以采用C、B、Ti、Mo、Cu等粉末作為中間反應(yīng)層組元;Ti86-C14、Mo80-B20、Mo64-B16-Cu20粉末反應(yīng)體系均可獲得較好的連接質(zhì)量,焊縫反應(yīng)產(chǎn)物分別為TiCx、Mo2B5、Mo2B5-Cu,壓制的中間反應(yīng)層相對(duì)密度為0.6~0.75,連接強(qiáng)度為70~200MPa。
(5)真空釬焊
該方法主要是采用鎢觸頭釬焊在碳鋼上的組件;鎢觸頭先在甲苯中浸泡20h除油,然后用清水沖洗干凈,再用無水乙醇除水;選擇無氧銅作釬料,冷態(tài)的真空度不低于0.05Pa,工作真空度不低于2Pa,加熱溫度450℃,保溫10~15min后進(jìn)行脫氧;繼續(xù)升溫到1000℃,保溫20~25min,再繼續(xù)升溫到1130℃,保溫10~15min后隨爐冷卻,當(dāng)冷卻到950℃以下時(shí),開始充填高純氬氣,冷卻到600℃以下,就可快速冷卻到100℃以下出爐即可。對(duì)于普通含鎢的硬質(zhì)合金加工刀頭與刀體的焊接也可以用火焰釬焊(俗稱銅焊)及感應(yīng)釬焊等。