本發(fā)明屬于合金工具鋼修復(fù)制造，具體涉及一種實(shí)現(xiàn)高速鋼工具材料的電弧焊接，利用該方法可以焊接弓鋸條等3mm以下厚度的高速鋼合金材料的工具。
背景技術(shù)：
：高速鋼又稱鋒鋼或白鋼，高速鋼是一種含有鎢、鉬、鉻、釩等碳化物形成元素的復(fù)雜合金鋼，合金總量達(dá)10～25％左右。常溫下其硬度可達(dá)到HRC63～66,而在600℃高溫下硬度仍然達(dá)到HRC48.5。完全能夠滿足在高速機(jī)械切削條件下(約500℃)對刀頭硬度的要求，成為高速切削用鋼。W18Cr4V是最典型的高速鋼，由于高速鋼的抗彎強(qiáng)度較低，一般只有2.94～3.33MPa，因此在切削過程中如果刀具橫向受到作用力時很容易發(fā)生變形過量而斷裂。如機(jī)械制造中弓鋸床使用的機(jī)用高速鋼鋸條，其規(guī)格在(300～750)*(25～60)*(1.25～3)mm內(nèi)。在鋸切過程中經(jīng)常會因?yàn)楣ぜA持固定不牢產(chǎn)生松動后導(dǎo)致產(chǎn)生弓鋸條的斷裂。目前高速鋼的焊接方法：常用的高速鋼工具用材質(zhì)為Wl8Cr4V，從現(xiàn)有文獻(xiàn)如ZL201210001363.8，ZL200410011028.1以及毛志雄，馮傳祥等作者和北京郵電學(xué)院金工車間等單位在七十年代所著的文章看，高速鋼常被用來作為切削刀具的刃部，而刀具的夾持部分則為中碳鋼材料。因此，目前大部分文獻(xiàn)為高速鋼與碳鋼之間的異種金屬焊接技術(shù)，采用的焊接工藝方法主要有釬焊、摩擦焊、激光焊、電子束焊、閃光焊以及焊條電弧焊等。而對于以高速鋼為整體材料制造的工具的斷裂焊接修復(fù)，如機(jī)用弓鋸鋸條，由于高速鋼具有含碳量高以及含有鎢、鉻、鉬、釩等多種合金元素，焊后焊縫及熱影響區(qū)極易淬火生成硬而脆的馬氏體組織導(dǎo)致其焊接性很差。而關(guān)于這方面的技術(shù)文獻(xiàn)，是非常少見的。本發(fā)明人曾在《電焊機(jī)》2005年第11其上刊文提出了采用鎢極氬弧焊焊接高速鋼鋸條工藝，除此之外，1985年機(jī)械工業(yè)出版社出版由任大成編著的焊接修復(fù)120例也介紹了采用專用焊條的焊條電弧焊工藝，從該工藝技術(shù)看，程序相對復(fù)雜，效果并不十分理想。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明針對上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，提出一種斷裂高速鋼焊接修復(fù)方法，解決了現(xiàn)有技術(shù)中以高速鋼為整體材料制造的鋸條在斷裂焊接修復(fù)時焊接性能差的問題。本發(fā)明的技術(shù)方案包括如下步驟：步驟1.焊接前接頭的準(zhǔn)備與清理；步驟2.焊接接頭組對，將清理準(zhǔn)備完畢的工件接頭放置在平直銅板條上，并利用夾緊機(jī)構(gòu)將工件、銅板條一并夾持到焊接工作臺上，工件夾持時，保證鋸條對口平整，不能出現(xiàn)錯邊；步驟3.焊材選擇，(1)選擇強(qiáng)韌性較好的焊絲；(2)保護(hù)氣體,選用純度符合焊接生產(chǎn)中國家標(biāo)準(zhǔn)要求的二氧化碳?xì)怏w，即其純度要求≥99.5％，水蒸氣和酒精含量不超過0.05％；步驟4.選定焊接工藝參數(shù)；步驟5.具體焊接操作過程：在準(zhǔn)備工作就緒后開始引弧焊接，焊接引弧時從接頭的中間部位開始，焊接時焊槍傾角控制在70～80°之間，采取左焊法進(jìn)行施焊，焊接速度大約在180mm/min，焊接過程中保證電弧對準(zhǔn)接口中心，確保工件焊縫兩側(cè)得到良好熔合且焊縫成形良好，焊縫余高控制在1～2mm以內(nèi)，焊道中不能有明顯缺陷；在正面焊接結(jié)束后，翻轉(zhuǎn)工件觀察背面是否完全熔透，如果出現(xiàn)對接間隙背面沒有焊透的情況，則在工件完全冷卻到室溫并將正面多余焊縫金屬打磨平整后再進(jìn)行背面補(bǔ)焊；在焊接結(jié)束時，要確?；】语枬M；步驟6.焊后工件的修磨成形：焊后工件的修磨包括兩部分，工件焊縫中央和工件兩邊緣，工件焊縫中央部分采用臺砂輪或角磨機(jī)將焊縫正反面余高部分打磨清理，確保焊縫部位與工件其他部位在外形和厚度上一致；對于工件邊緣部分利用角砂輪打磨修理，保證過渡均勻無缺口；步驟7.缺陷焊點(diǎn)的補(bǔ)焊:如果在打磨修理的過程中，發(fā)現(xiàn)焊縫存在氣孔或未熔合的焊接缺陷時，需要進(jìn)行重新補(bǔ)焊，補(bǔ)焊工藝參數(shù)同前述一樣，在焊接操作技術(shù)上需要采用點(diǎn)焊操作。所述的步驟1-7中的工件為弓鋸條。所述的步驟1中，接頭準(zhǔn)備為：如果準(zhǔn)備焊接修復(fù)的斷口是規(guī)則的，將斷口復(fù)合；如果斷口是非規(guī)則的，利用砂輪切片機(jī)將不規(guī)則的兩斷口切直，對于斷口處有斷裂塑性變形的，則進(jìn)行矯正。所述的步驟1中，接頭清理為：對接斷口準(zhǔn)備完畢后，將工件接縫正反面附近20～30mm范圍內(nèi)的氧化物、油污、熔渣及其它有害物質(zhì)清理干凈；清理時選用臺砂輪或角磨機(jī)除銹輪將焊接區(qū)域清理使焊接區(qū)域露出金屬光澤，然后采用脫脂棉蘸少量丙酮將焊接區(qū)擦拭干凈，檢查焊接接頭處表面無其它裂紋、分層、夾雜缺陷。所述的步驟2中，將清理準(zhǔn)備完畢的接頭放置在寬度較工件寬度小5mm，厚度為5mm，長度為300mm的平直銅板條上，工件夾持時，保證間隙小于0.5mm。所述的步驟3中，焊絲選取ER50-6；保護(hù)氣體為采用氬氣含量為80％的Ar+二氧化碳混合氣體。所述的步驟5中，為確保工件邊緣焊縫金屬填充飽滿，在工件邊緣并靠一銅板條以加強(qiáng)熔池凝固速度防止熔池鐵水外流。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)效果如下：提出在鋸條修復(fù)焊接中采用電弧加熱集中且焊接熱輸入較少的熔化極氣體電弧焊可有效解決現(xiàn)有焊接技術(shù)在高速鋼焊接過程中因焊接熱輸入較大導(dǎo)致接頭脆性區(qū)域大，且產(chǎn)生的殘余應(yīng)力和變形較大導(dǎo)致開裂問題。因此，提出利用二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊接的工藝方法。利用該工藝方法焊接修復(fù)高速鋼機(jī)用鋸條具有工藝簡單，修復(fù)成本低的特點(diǎn)。具體實(shí)施方式實(shí)施例本發(fā)明以弓鋸條為例，具體描述其焊接修復(fù)方法如下：1.焊接前接頭的準(zhǔn)備與清理接頭準(zhǔn)備：如果準(zhǔn)備焊接修復(fù)的斷口是規(guī)則的，只需要將斷口復(fù)合。如果，斷口是非規(guī)則的，需要利用砂輪切片機(jī)將不規(guī)則的兩斷口切直，對于斷口處有斷裂變形的，則還需要進(jìn)行矯正。接頭清理：對接斷口準(zhǔn)備完畢后，需要將鋸條接縫正反面附近至少20mm范圍內(nèi)的氧化物、油污、熔渣及其它有害物質(zhì)清理干凈。清理時可以選用臺砂輪或角磨機(jī)除銹輪將焊接區(qū)域清理使焊接區(qū)域露出金屬光澤，然后采用脫脂棉蘸需少量丙酮將焊接區(qū)擦拭干凈，檢查焊接接頭處表面無其它裂紋、分層、夾雜等缺陷。2.焊接接頭組對將清理準(zhǔn)備完畢的接頭放置在寬度較鋸條寬度小5mm，厚度為5mm，長度為300mm的平直銅板條上，并利用大力鉗等夾緊機(jī)構(gòu)將鋸條、銅板條一并夾持到焊接工作臺上。鋸條夾持時，要注意組對間隙，保證間隙小于0.5mm，并且保證鋸條對口平整，不能出現(xiàn)錯邊。3.焊材選擇(1)焊絲在焊接過程中與母材共同形成焊縫，因此對焊接接頭性能起決定作用。根據(jù)高速鋼鋸條的斷裂修復(fù)要求性能，可選用強(qiáng)韌性較好的焊絲即可，綜合考慮修復(fù)強(qiáng)度要求和修復(fù)成本，選取ER50-6。焊絲的化學(xué)成分和力學(xué)性能見表1和2.(2)保護(hù)氣體保護(hù)氣體的作用是對焊接區(qū)域的高溫區(qū)域進(jìn)行很好地保護(hù)，防止空氣進(jìn)入焊接區(qū)域，造成焊縫質(zhì)量的下降。對于二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊而言，可選用純度符合焊接生產(chǎn)中國家標(biāo)準(zhǔn)要求的二氧化碳?xì)怏w，即其純度要求≥99.5％，水蒸氣和酒精含量不超過0.05％。由于純二氧化碳焊接時飛濺較高，為減少飛濺，也可以采用氬氣含量為80％的Ar+二氧化碳混合氣體。4.焊接工藝參數(shù)的選定從目前所應(yīng)用的高速鋼機(jī)用鋸條的規(guī)格中知道，鋸條的寬度即為焊接長度為25～60mm，厚度為1.25～3mm。因此，鋸條的焊接修復(fù)工藝參數(shù)可選用表3。5.具體焊接操作過程在準(zhǔn)備工作就緒后開始引弧焊接，焊接引弧時可從接頭的中間部位開始，焊接時焊槍傾角控制在70～80°之間，采取左焊法進(jìn)行施焊，焊接速度大約在180mm/min，焊接過程中要保證電弧對準(zhǔn)接口中心，確保鋸條焊縫兩側(cè)得到良好熔合且焊縫成形良好，焊縫余高控制在1～2mm以內(nèi)，焊道中不能有明顯缺陷。在正面焊接結(jié)束后，翻轉(zhuǎn)鋸條觀察背面是否完全熔透，如果鋸條背面沒有焊透，則需要在鋸條完全冷卻到室溫并將正面多余焊縫金屬打磨平整后再進(jìn)行背面補(bǔ)焊。在焊接結(jié)束時，要確?；】语枬M。為確保鋸條邊緣焊縫金屬填充飽滿，可在鋸條邊緣并靠一較厚銅板條以加強(qiáng)熔池凝固速度防止熔池鐵水外流。6.焊后鋸條的修磨成形焊后鋸條的修磨包括兩部分，鋸條焊縫中央和鋸條邊緣及鋸齒。鋸條焊縫中央部分可采用臺砂輪或角磨機(jī)將焊縫正反面余高部分打磨清理，確保焊縫部位與鋸條其他部位在外形和厚度上一致。對于鋸條邊緣和鋸齒部分可利用角砂輪打磨修理，保證過渡均勻無缺口。對于鋸齒，由于焊接過程可能損壞或改變鋸齒成分，需要精心修磨鋸齒形狀，可采用鋸齒修磨機(jī)。7.缺陷焊點(diǎn)的補(bǔ)焊如果在打磨修理的過程中，發(fā)現(xiàn)焊縫存在氣孔或未熔合等焊接缺陷時，需要進(jìn)行重新補(bǔ)焊，補(bǔ)焊工藝參數(shù)同前面一樣，不過在焊接操作技術(shù)上需要采用點(diǎn)焊操作。焊接實(shí)例：采用NBC-350二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊機(jī)修補(bǔ)焊接450×35×1.8×4斷裂鋸條，焊接電流120A，電壓19V，焊絲直徑1.0mm焊絲為ER50-6,保護(hù)氣體為純二氧化碳，流量為10L/min。焊接修復(fù)后的鋸條完全可以滿足在弓鋸床對碳鋼材料進(jìn)行鋸切。本發(fā)明的方法亦適用于其它以高速鋼為整體材料制造的工具。表1焊絲ER50-6化學(xué)成分表2ER50-6焊絲的熔敷金屬機(jī)械性能性能抗拉強(qiáng)度/σb屈服強(qiáng)度/σ0.2延伸率/δ5，(％)≥500MPa≥420MPa≥22表3焊接工藝參數(shù)CO2氣體流量焊接電流電弧電壓電源極性焊絲直接噴嘴到工間距離焊接速度15L/min100～120A19～21V直流反接1.0～1.2mm10～15mm80mm/min當(dāng)前第1頁1 2 3