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硬質(zhì)合金焊接刀具刀體材料及淬火工藝
閱讀：552 發(fā)布時間：2022-6-28硬質(zhì)合金焊接刀具刀體材料及淬火工藝
每年硬質(zhì)合金刀具的消耗約占全部刀具消耗的55%以上，其中硬質(zhì)合金焊接刀具因突出的性價比優(yōu)勢和良好的成形工藝得到了廣泛的應(yīng)用，尤其在中等直徑規(guī)格范圍和異形尺寸成形加工領(lǐng)域占有重要的地位。由于可轉(zhuǎn)位刀具應(yīng)用在國內(nèi)尚未普及，焊接刀具在硬質(zhì)合金刀具總消耗量的占比較高。與其它刀具相比，硬質(zhì)合金焊接刀具在工業(yè)實際應(yīng)用中存在使用性能不穩(wěn)定的缺陷以及進(jìn)一步降低成本的競爭壓力。
在高速、大切削力的加工條件下，刀體、刀齒截面積較小的焊接刀具會出現(xiàn)以下問題：新刀具或磨損量在正常范圍內(nèi)的刀具，焊口附近的刀體或刀齒折斷；刀體或刀齒產(chǎn)生扭曲變形，使刀具精度下降，導(dǎo)致被加工零件報廢；在刀具正常磨損范圍內(nèi)，刀具壽命下降；降低成本的壓力主要來自國內(nèi)硬質(zhì)合金刀具產(chǎn)量增加而引起的價格下降。
硬質(zhì)合金焊接刀具的刀體材料主要有45鋼、T10A、9SiCr和W6Mo5Cr4V2。45鋼主要用于結(jié)構(gòu)強度比較好的車削類刀具，結(jié)構(gòu)強度較差的銑刀和孔加工刀具的刀體主要采用綜合性能較好的9SiCr。T10、9SiCr和W6Mo5Cr4V2分別是碳素工具鋼、合金工具鋼和高速鋼，價格高出45鋼1倍以上，9SiCr的價格大約是45鋼的3倍。由于刀體不直接參與切削，理論上性能要求較低，有的廠家曾用40Cr代替9SiCr，以降低成本，但最后因嚴(yán)重的刀體斷裂而不得不放棄。因此，改進(jìn)焊接工藝、提高刀具性能穩(wěn)定性、降低產(chǎn)品成本對于硬質(zhì)合金焊接刀具廠家及用戶具有較大的現(xiàn)實意義。
2 問題原因分析
國內(nèi)刀具制造廠家目前采用的硬質(zhì)合金焊接刀具生產(chǎn)工藝流程如圖1所示。經(jīng)分析，問題可能出現(xiàn)在高頻焊接硬質(zhì)合金刀片的環(huán)節(jié)。采用銅焊料時(普遍使用)，高頻焊接的焊接溫度通常在900℃-1000℃之間，淬硬的刀體在焊接過程中被二次加熱，溫度已經(jīng)達(dá)到鋼的正火溫度，因此焊縫附近的刀體或整個頭部刀體被正火，導(dǎo)致該部分刀體的硬度和強度大幅下降。同時，受熱傳導(dǎo)的影響，靠近焊縫或頭部的刀體部分也會被加熱，雖然加熱的溫度低于正火溫度，但足以引起該部分刀體的中、高溫回火，使該部分刀體的硬度和強度下降。這一點可以從刀具損壞的形式得到驗證，焊接刀具的損壞經(jīng)常發(fā)生在焊縫附近的齒部或頭部。
在焊接過程中，9SiCr刀體和40Cr刀體同樣都被正火和回火，但后者更脆弱。原因應(yīng)該是40Cr刀體的硬度和強度降得更低，這種分析需要通過試驗來驗證。
試驗采用4齒螺旋銑刀，形狀上既接近多數(shù)實際應(yīng)用的桿類刀具，又排除復(fù)雜形狀刀具容易出現(xiàn)的偶然因素。刀體材料分別采用9SiCr和40Cr，硬質(zhì)合金刀片材質(zhì)為YG8；工藝流程如前所述，刀體分別淬火后再焊接硬質(zhì)合金刀片，9SiCr刀體的淬火硬度為52-54HRC，40Cr刀體的淬火硬度為59-61HRC。