硬质合金和钢连接技术毕设论文
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- 毕设论文1. 2硬质合金和钢连接技术
枪钻钎焊是建立在硬质合金和钢连接技术之上，是硬质合金和钢连接技术在刀具行业中的具体应用，对硬质合金和钢连接技术充分的了解无疑有助我们对枪钻钎焊技术的认识。硬质合金是一种以难熔金属化合物(WC、TaC、TiC、NbC 等)为基体，以过渡族金属(Co，Fe，Ni)为粘结相，通过粉末冶金方法制备的金属陶瓷工具材料，其中 WC-Co 系硬质合金具有和陶瓷材料相近的硬度，相对陶瓷材料耐磨性、韧性、耐蚀性和耐热性优良中国有色网。中国有色网。。它综合了碳化物相的高硬度、耐磨性和金属粘结相足够的力学性能和抗热震性能，使其在很多方面得到应用，特别是在切削、剪断、耐腐、耐冲击等工具方面有着广泛的应用[1-9] 。尽管 WC-Co 系硬质合金具有十分优异的性能，但由于 Co 是战略物质，资源短缺，价格昂贵（600 万元/吨），传统的 WC-Co 系列硬质合金由于需要大量的 Co，使成本大大提高，另外由于绝大多数 WC-Co 硬质合金都是用粉末冶金方法生产的，其生产工艺的限制也使得生产较大尺寸的硬质合金刀具变的困难，加上硬质合金难于加工，从而造成其应用范围也受到限制，因此，国内外都在研制硬质合金和钢的连接技术[1-8] 。
1. 2. 1硬质合金和钢连接方法
硬质合金焊接工件在工作时受到相当大的应力作用,特别是压缩弯曲、冲击或交变载荷，要求接头强度高、质量可靠。虽然硬质合金具有高硬度和耐磨性好的特点，但也存在脆性高、韧性差等缺点。大部分硬质合金是采用焊接的办法镶嵌在中碳钢或低合金钢基体上使用，焊接工艺与硬质合金的使用性能密切相关。硬质合金与钢常见的连接方法有：机械夹固法、镶嵌粘结法和焊接法等[9-13] 。机械夹固法是合金不经过焊接而是采用各种机械手段使硬质合金和钢连接起来的方法，优点是刀具不需焊接，完全避免了产生内应力和裂纹的可能性，合金的性能也不会因此而下降，从而使刀具寿命显著提高。虽然浪费了大量的材料是其缺点，但使用简单方便，断屑性能好，很多情况下用于专用机床。粘结法是用非金属粘结剂在室温或稍高温度下使硬质合金与钢实现连接。优点是可以解决热应力问题，可避免晶粒长大，但粘结强度比焊接强度低，一般地，粘结法只适合小的硬质合金制品，或在使用时不产生过大应力的工件。近年来，WC 硬质合金激光熔覆涂层和堆焊复合方面的研究不断兴起，激光焊和电弧焊连接方法也有少量文献报道。日本北海道工业研究所、日本室兰工业大学近年来在硬质合金与钢连接方面进行了大量的关于扩散焊[14-15] 及 TIG 焊 [16-17] 等方面的研究，烧结扩散焊（硬质合金粉末烧结并与钢发生扩散焊接）是他们研究的一种新兴的接合方法。从热应力缓和效果和变形以及硬质合金和钢的接合性能等考虑，中间层粉末一般选择 Co多的硬质合金或者添加 WC-Fe 系、Fe-Ni 系合金。这种方法的突出特点是不太受接合面形状和光洁度的限制，中间层本身的硬度、强度、耐磨性优良。为此接合部材料的设计范围宽，接合部的强度和耐磨性良好，能广泛应用于各个领域。但在研究中发现，采用该方法使硬质合金与钢接合层界面上析出有害的 η 相[18] ，导致结合部位抗弯强度降低是这种连接方法存在的主要问题之一，另外烧结结合还存在成本高、时间长、组织易粗化等缺点。由于硬质合金熔点高、硬度大，其热导率和热膨胀系数与普通钢来比相差较大，加上熔化焊容易发生硬质合金中 WC 的溶蚀熔化以及危害焊接质量的 η 相，所以实际生产中，一般不用熔焊焊接硬质合金，钎焊是把硬质合金连接到钢上或其他金属上最成功的方法，也是最常用的方法[19-21] 。钎焊技术具有对母材影响小，工艺简单、连接强度高、结果重复性好、接头尺寸及形状适应性高、生产成本较低，适合规模生产等诸多特点，实际生产中，钎焊作为成熟的硬质合金连接方法在硬质合金焊接刀具生产上得到了广泛的应用[22-30] 。虽然钎焊接头表面光洁，气密性好，形状和尺寸稳定，焊件的组织和性能变化不大，可连接相同的或不相同的金属及部分非金属，可采用对工件整体加热，一次焊完很多条焊缝，提高了生产率。但是，钎焊也有他本身的缺点，针焊接头强度比较低，耐热能力比较差，由于母材与钎料成分相差较大而引起的电化学腐蚀致使耐蚀力较差及装配要求比较高等。...
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