[发明专利]一种硬质合金刀片激光钎焊方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种硬质合金刀片的激光钎焊方法，尤其涉及一种在硬质合金刀片制造中，基于光纤耦合输出固态激光器的激光钎焊方法。

背景技术

硬质合金是以以高硬度、高熔点的金属碳化物（WC、TiC等）作为基体，以金属Co等作为粘合剂，用粉末冶金的方法制成的一种合金。由于硬质合金硬度高（69～81HRC）、热硬性好（可达900～1000℃，保持60HRC）及耐磨性好而被广泛应用于刀具中，硬质合金刀具可切削50HRC左右的硬质材料，且比高速钢切削速度高4～7倍，刀具寿命高5～80倍。硬质合金刀具占各种刀具销售额总量的80％，在高速切削刀具中应用量最大。目前发达国家硬质合金刀具在刀具行业占比高达70%，占据了主导地位，但我国硬质合金刀具所占比例不足25%，不仅与国际市场刀具产品结构相去甚远，也不能满足国内制造业对硬质合金刀具日益增长需求。为了满足国内需求，且充分利用硬质合金资源，现在急需在已有技术的基础上产生新材料、新方法、新设备。硬质合金脆性大，不易进行切削加工，难以制成形状复杂的整体刀具，且用硬质合金制作整体刀具，不利于资源的合理利用，浪费成本和资源消耗。因而常制成不同形状的刀片，采用焊接、粘接、机械夹持等方法安装在刀片基体或模具体上使用。

采用焊接的方法连接硬质合金和刀片基体，相比于粘连和机械加持，可以明显提高接头强度和节约金属材料。硬质合金含有较高含量的碳化物和合金元素，采用熔焊的方法直接焊接硬质合金和刀片基体时，容易出现：（1）焊接裂纹。硬质合金的热膨胀系数较小，一般为钢的1/2～1/3，硬质合金和钢材焊后由于不能同步收缩，会在焊缝区形成很高的残余应力，且在硬质合金上多为拉应力，由此导致硬质合金开裂。（2）焊缝脆化。主要是在焊缝区形成M₆C型复合碳化物η相，其中M包含W、Fe 、Co、Ni等元素，主要原因是硬质合金与钢进行焊接时，硬质合金中的碳向钢侧扩散，使硬质合金中含碳量降低而形成η相。

因此一般采用钎焊的方法，连接硬质合金和刀片基体，常采用的钎焊方法包括氧乙炔火焰钎焊、高频感应钎焊、接触钎焊及浸铜钎焊等，但采用这些钎焊方法时，容易出现一些问题，比如：采用氧乙炔火焰钎焊时，比较难控制火焰温度，焊后刀具往往出现焊缝夹渣、气孔等缺陷，甚至产生过烧或焊不透；采用浸铜钎焊时，对钢和硬质合金整体加热，容易在硬质合金中产生裂纹，钎料容易被氧化，产生杂质混入焊缝中，使焊缝抗拉强度下降。

发明内容

针对以上问题，本发明的目的在于提供一种硬质合金刀片激光钎焊方法，是以铜基焊丝作为钎料，将铜基焊丝预置放入硬质合金与刀片基体之间，采用光纤耦合输出固态激光器进行激光钎焊的方法。

本发明一种硬质合金刀片激光钎焊方法的技术方案是通过以下方式实现的：

1）、选料：选料：钎料为铜基焊丝，硬质合金刀片为含钨量99%的硬质合金、T8MnA为刀具基材；

2）、铜基焊丝采用预置方式放到硬质合金与刀片基体之间，由焊接工装夹具顶紧压稳；

3）、钎焊：采用光纤耦合输出固态激光器对准铜基焊丝进行激光钎焊，激光光斑工作在铜基焊丝上面，铜焊丝受热熔化，分别浸润硬质合金和刀片基体，形成硬质合金和刀片基体之间的有效连接。

所述的步骤3）的激光功率P=2400W，焊接速度v=1.5m/min，焦距f=150mm。，

所述的光纤耦合输出固态激光器为灯泵浦Nd：YAG激光器、激光泵浦Nd：YAG激光器、光纤激光器或全固态激光器。

所述的光纤耦合输出固态激光器的激光头相对于垂直平面有10°±1o的倾斜角。

本发明，激光钎焊聚焦光斑小，可以实现高精度柔性定位，且性能稳定；可以通过机器人实现一元化柔性控制，对工件适用性强，量产时可以有效节约焊接时间，降低生产成本；实现了异种材料之间的有效连接，焊接质量高，焊缝平整、美观，热影响区小，可以有效降低硬质合金开裂机率。铜焊丝充分熔化，并浸润焊缝，焊缝圆滑平顺，无明显的气孔、裂纹等宏观缺陷。

附图说明

图1为激光钎焊系统结构框图。

图2为实施例激光钎焊过程示意图。

图3为机器人焊缝轨迹示教流程图。

图4为激光钎焊流程图。

具体实施方式

一种硬质合金刀片激光钎焊方法，基于光纤耦合输出固态激光器，采用铜基焊丝作为钎料，钎焊时铜焊丝受热熔化分别浸润硬质合金和刀片基体，实现硬质合金和刀片基体之间的有效连接。下面结合附图对本发明的技术方案进行详细说明：