[发明专利]一种YG8硬质合金顶尖与40Cr结构钢顶尖柄的接头焊接方法

说明书

针对YG8硬质合金顶尖与40Cr结构钢顶尖柄这两种材料物理、化学性能差异大，焊接性很差，极易产生淬硬组织和裂纹等问题，本发明提供一种YG8硬质合金顶尖与40Cr结构钢顶尖柄的接头焊接方法，所述焊接方法运用了惯性摩擦焊技术，包括以下步骤：将需要焊接的40Cr结构钢顶尖柄、过渡层金属材料进行预处理，使40Cr结构钢顶尖柄的焊接面形成台阶孔，将过渡层金属材料材料放置于40Cr结构钢顶尖柄焊接面的所述台阶孔中；开始进行惯性摩擦焊焊接，并将焊接后的产品进行热处理。本发明运用了惯性摩擦焊技术，焊接瞬时温升快、焊接时间短、热影响区窄且组织无明显粗化，很大程度地避免了接头组织的恶化，以及脆性相的产生。

技术领域

本发明涉及惯性摩擦焊焊接技术领域，具体涉及一种YG8硬质合金顶尖与40Cr结构钢顶尖柄的接头焊接方法。

背景技术

YG8硬质合金材料常常要焊接到40Cr结构钢上使用，YG8硬质合金主要成分为碳化钨颗粒，加入8％的钴作为粘结剂，其密度为14.5g/cm³，硬度为HRC79，线膨胀系数是40Cr结构钢的1/3。由于这两种材料物理、化学性能差异大，所以焊接性很差，极易产生淬硬组织和裂纹。传统的焊接方式一般采用钎焊，在钎焊后的冷却过程中会产生很大应力，易使硬质合金产生裂纹，能耗高、污染大、效率低，质量稳定性不高。现在硬质合金应用于许多新兴技术开发市场，工况严苛，焊接接头要求较高的强度和其它物理性能，所以，为这两种材料寻求一种更为合理的，质量更为可靠的连接方式，成为业界难题。

发明内容

本发明的目的在于克服上述缺点和不足，提供一种YG8硬质合金顶尖与40Cr结构钢顶尖柄的接头焊接方法，本发明解决其技术问题是采用以下技术方案实现的：

一种YG8硬质合金顶尖与40Cr结构钢顶尖柄的接头焊接方法，其特征在于，所述焊接方法包括以下步骤：

将需要焊接的40Cr结构钢顶尖柄、中间过渡层金属材料进行预处理，使40Cr结构钢顶尖柄的焊接面形成台阶孔，将所述YG8硬质合金顶尖夹持于旋转夹具，所述40Cr结构钢顶尖柄夹持于移动夹具，将中间过渡层金属材料材料放置于40Cr结构钢顶尖柄焊接面的所述台阶孔中；开始进行惯性摩擦焊焊接，并将焊接后的产品进行热处理；

其中，对所述40Cr结构钢顶尖柄、过渡层金属材料进行所述预处理过程为：对40Cr结构钢顶尖柄进行加工，使所述台阶孔的面积与YG8硬质合金顶尖的焊接面大小相同，所述过渡层金属材料材料面积等于40Cr结构钢顶尖柄中所述台阶孔的面积，对YG8硬质合金顶尖进行表面探伤。

进一步的，所述YG8硬质合金顶尖与所述旋转夹具的夹持方式为：将所述YG8硬质合金顶尖连接顶柱，所述顶柱与YG8硬质合金顶尖直径相同，且与所述YG8硬质合金顶尖的接触面对应匹配设置，使所述YG8硬质合金顶尖的顶尖端恰好设置于所述顶柱内部，所述顶柱与所述YG8硬质合金顶尖共同夹持于旋转夹具。

进一步的，焊接前，对40Cr结构钢顶尖柄进行预热，所述预热条件为：待惯性摩擦焊设备的液压系统中油温升至30℃；将40Cr结构钢顶尖柄放置加热炉中预热至300℃，保温30～50min。

进一步的，所述台阶孔为所述40Cr结构钢顶尖柄焊接面向内凹陷形成，所述台阶孔的底部设置多个均匀分布的小孔。

进一步的，多个所述小孔在所述台阶孔底部呈环形均匀排列。

进一步的，YG8硬质合金顶尖的直径为24mm时，所述焊接程序步骤为：当所述旋转夹具和飞轮转速达到1600～2000r/min后，YG8硬质合金顶尖与40Cr结构钢顶尖柄的摩擦面接触，预摩擦开始；待转速降至1000～1200r/min，开始摩擦；转速降至600～1000r/min，顶锻开始；顶锻结束后，保压20s。

进一步的，上述焊接程序中预摩擦阶段压力为55～70MPa，摩擦阶段压力为80～100MPa，顶锻阶段压力为160～200MPa。