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硬質合金焊接刀具刀體材料及淬火工藝
閱讀：519 發布時間：2022-6-28硬質合金焊接刀具刀體材料及淬火工藝
每年硬質合金刀具的消耗約占全部刀具消耗的55%以上，其中硬質合金焊接刀具因突出的性價比優勢和良好的成形工藝得到了廣泛的應用，尤其在中等直徑規格范圍和異形尺寸成形加工領域占有重要的地位。由于可轉位刀具應用在國內尚未普及，焊接刀具在硬質合金刀具總消耗量的占比較高。與其它刀具相比，硬質合金焊接刀具在工業實際應用中存在使用性能不穩定的缺陷以及進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以下問題：新刀具或磨損量在正常范圍內的刀具，焊口附近的刀體或刀齒折斷；刀體或刀齒產生扭曲變形，使刀具精度下降，導致被加工零件報廢；在刀具正常磨損范圍內，刀具壽命下降；降低成本的壓力主要來自國內硬質合金刀具產量增加而引起的價格下降。
硬質合金焊接刀具的刀體材料主要有45鋼、T10A、9SiCr和W6Mo5Cr4V2。45鋼主要用于結構強度比較好的車削類刀具，結構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，但最后因嚴重的刀體斷裂而不得不放棄。因此，改進焊接工藝、提高刀具性能穩定性、降低產品成本對于硬質合金焊接刀具廠家及用戶具有較大的現實意義。
2 問題原因分析
國內刀具制造廠家目前采用的硬質合金焊接刀具生產工藝流程如圖1所示。經分析，問題可能出現在高頻焊接硬質合金刀片的環節。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，溫度已經達到鋼的正火溫度，因此焊縫附近的刀體或整個頭部刀體被正火，導致該部分刀體的硬度和強度大幅下降。同時，受熱傳導的影響，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，焊接刀具的損壞經常發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，形狀上既接近多數實際應用的桿類刀具，又排除復雜形狀刀具容易出現的偶然因素。刀體材料分別采用9SiCr和40Cr，硬質合金刀片材質為YG8；工藝流程如前所述，刀體分別淬火后再焊接硬質合金刀片，9SiCr刀體的淬火硬度為52-54HRC，40Cr刀體的淬火硬度為59-61HRC。