[发明专利]用于硬质合金与钢异质连接的Cu/INVAR/Ni复合钎料及其激光熔钎焊工艺

说明书

本发明公开了用于硬质合金与钢异质连接的Cu/INVAR/Ni复合钎料及其激光熔钎焊工艺，属于激光钎焊技术领域。Cu/INVAR/Ni复合钎料为由Cu箔、INVAR片和Ni箔组成的三明治片状结构，Cu箔预置于钢一侧，Ni箔预置于硬质合金一侧，INVAR片位于Cu箔和Ni箔之间，且Cu箔和Ni箔的厚度一致，INVAR片的厚度大于Cu箔和Ni箔，通过基于激光器、机器人和外轴变位器的自动化平台进行激光熔钎焊。本发明缓冲了热胀系数等物理性能差异过大的硬质合金与钢之间的应力，降低焊接热输入，解决了硬质合金与钢激光焊接由于热输入过大而引起裂纹的问题。

技术领域

本发明属于激光钎焊技术领域，具体涉及一种用于硬质合金与钢异质连接的Cu/INVAR/Ni复合钎料及其激光熔钎焊工艺。

背景技术

硬质合金具有硬度高、耐磨性优良、化学性质稳定等特点，是制作刀具的理想材料。但由于硬质合金脆性很高，容易断裂，硬质合金刀头镶嵌到钢基体中的刀具可以减小韧性差、易脆裂的缺点，硬质合金与钢的连接通常使用钎焊。但是由于硬质合金与钢的线膨胀系数、热导率、熔点等热物理性能相差较大，导致焊接时易出现共晶体组织，焊接接头易产生脆性相和较大应力，这也是接头产生裂纹、气孔等缺陷的本质原因。因此，在焊接过程中需要借助具有缓冲作用的中间层来解决这类缺陷。

Won-Bae Lee、Byoung-Dae Kwon、Seung-Boo Jung使用Cu和Ni复合钎料研究WC-Co硬质合金与45钢的真空钎焊，钎焊后采用油冷方法成功连接(Effect of bonding time onjoint properties of vacuum brazed WC–Co hard metal/carbon steel using stackedCu and Ni alloy as insert metal，Materials Science and Technology，2004，20(11)，1474-1478)，焊缝附近未形成诸如裂纹和空隙的缺陷，但连接界面处生成脆性金属间化合物且WC颗粒粗化，导致接头强度降低。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种用于硬质合金与钢异质连接的Cu/INVAR/Ni复合钎料，其为三明治片状结构，解决物理性能差异过大的硬质合金与钢激光焊接时由于热输入过大而引起裂纹的问题。

本发明的另一目的在于提供上述Cu/INVAR/Ni复合钎料的激光熔钎焊工艺。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

本发明提供用于硬质合金与钢异质连接的Cu/INVAR/Ni复合钎料，为由Cu箔、INVAR片和Ni箔组成的三明治片状结构，Cu箔预置于钢一侧，Ni箔预置于硬质合金一侧，INVAR片位于Cu箔和Ni箔之间，且Cu箔和Ni箔的厚度一致，INVAR片的厚度大于Cu箔和Ni箔。

优选地，Cu箔和Ni箔的厚度为0.05–0.3mm，INVAR片的厚度为1–3mm。

更优选地，Cu箔和Ni箔的厚度均为0.1mm，INVAR片的厚度为1.5mm或2mm。

优选地，所述硬质合金为WC-Co系硬质合金，Co的质量百分含量为15％–40％。

更优选地，所述硬质合金为YG20硬质合金，所述钢为45#钢。

本发明还提供所述Cu/INVAR/Ni复合钎料的激光熔钎焊工艺，基于激光器、机器人和外轴变位器的自动化平台进行激光熔钎焊，包括以下步骤：

S1、将Cu/INVAR/Ni复合钎料预置在硬质合金和钢之间，对接装配固定在所述变位器的操作平台上，打开氩气作为保护气体，调节保护气流量为20–25L/min；

S2、所述激光器和所述机器人连接，并在所述机器人的编程控制器中设定工艺参数，焊接速度为0.08–0.15m/s，功率为1.2–2kW；