硬质合金钎焊前后处理产生的裂纹原因
浅谈硬质合金刀具裂纹的产生与预防
浅谈硬质合金刀具裂纹的产生与预防【摘要】文章对硬质合金刀具的应用进行了概述，对硬质合金刀具裂纹的产生进行了分类，按照焊接裂纹和刃磨裂纹两大类进行阐述，详细分析裂纹产生的原因，结合理论知识和生产实践，给出合理、可行的预防措施和方法，对硬质合金刀具的加工有一定的指导意义。
【关键词】硬质合金；刀具；裂纹；焊接；刃磨1.硬质合金刀具裂纹的分类硬质合金是一种常用的生产材料和工具材料，具有一些列优良的物理机械性能，硬质合金的硬度、耐磨性和红硬性都很高，因此，硬质合金刀具在切削加工中得到广泛应用，硬质合金的刀具是利用钎焊技术将合金刀头和工具钢体牢固连接在一起，裂纹是硬质合金刀具使用过程中最常遇到的问题，直接影响到刀具的正常使用。
根据裂纹产生的原因，可分为焊接裂纹和刃磨裂纹；根据裂纹的鉴别，可分为宏观裂纹和微观裂纹，下面主要从裂纹的出现过程来探讨裂纹产生的原因和预防措施。
2.硬质合金刀具焊接裂纹产生的原因分析焊接裂纹是合金刀具常见的焊接缺陷，其原因主要有以下几个方面造成：2.1硬质合金硬度对裂纹形成的影响通常硬质合金的强度越高，焊接时出现裂纹的可能性就越小，但是，硬质合金的主要特性硬度和耐磨性往往与其强度呈反比，这就决定了当我们要求高硬度高耐磨性的硬质合金时，就会面临低强度带来裂纹缺陷的可能性。
因此，要求硬度越高的合金刀具，在加工中越要重视裂纹问题。
2.2刀片、刀体及刀槽形状对裂纹形成的影响如果焊接面不平整、刀片与刀槽形状不吻合，都会使焊料分布不均匀，这样在焊接过程中将产生很大的应力集中，从而出现裂纹或断裂。
如果刀槽是封闭面或半封闭面槽形，会由于焊接面积过大、热缩性差异而在焊接层处产生较大的应力，形成裂纹或崩裂。
因此在满足焊接强度要求的情况下，尽可能减少焊接面和焊接面积。
2.3加热过程对裂纹形成的影响焊接应力是产生焊接裂纹的直接原因，这主要是由于硬着合金刀片与刚体刀杆的差距较大的热缩性造成的。
由于硬质合金（刀片）与钢（刀杆）的线膨胀系数相差很大，要比钢的低1/3～1/2，快速加热时，刀具内部产生会较大的内应力，促使热应力过大，在合金内部即表现为拉应力，当拉应力足够大时，在硬质合金刀片在焊接层处就会出现崩裂现象。
硬质合金焊接刀具裂纹的产生及控制措施
硬质合金焊接刀具裂纹的产生及控制措施作者：刘权康春梅张秀珍马金龙来源：《中国新技术新产品》2012年第20期摘要：本文主要就影响硬质合金刀具磨削裂纹的因素进行了阐述，并对防止刀具裂纹，提高刀具质量的具体控制措施进行总结。
关键词：硬质合金焊接；刀具；裂纹中图分类号：TQ320.67+4 文献标识码：A1概述随着新型机研制过程的不断深入，难加工材料种类及数量逐渐增多，对刀具类产品的需求也逐渐由高速钢刀具向硬质合金刀具方向转变，硬质合金刀具在航空、航天等领域的应用也越来越广泛。
作为焊接式硬质合金车刀的制造及修磨单位，我们遇到过刀具不快；刀具使用过程中合金刀片撕裂掉块；刀片在焊接处整体断裂；焊接刀片裂纹等质量问题，且以磨削裂纹最为常见。
因此有必要分析硬质合金刀具磨削裂纹的产生原因并加以控制，总结归纳防止磨削裂纹的改进措施，减少刀具裂纹，提高硬质合金车刀的质量及使用寿命。
2影响硬质合金刀具磨削裂纹的因素2.1硬质合金刀具材料特性影响硬质合金材料特性有硬度高、脆性大、塑性差、导热系数小等。
材料硬度高，磨削时需要有较大的磨削压力；材料脆性大，磨削时产生磨削裂纹的倾向大；材料导热系数低，就不允许大的磨削热量产生。
因此，对硬质合金刀具的刃磨，要求砂轮要有较好的自砺性及合理的刃磨工艺，良好的冷却，较好的散热。
2.2砂轮对硬质合金刀具磨削裂纹影响砂轮磨削硬质合金刀具，最严重的问题就是硬质合金容易裂纹或开裂，除了硬质合金刀片质量、刀具结构不合理、刀片焊接内应力、机床振动大及刀具在工序周转过程中的碰撞等因素外，在磨削过程中砂轮和磨削工艺也会造成裂纹。
制造刀具的硬质合金硬度高，在刃磨的过程中磨粒容易钝化，如果砂轮的自锐能力不好，磨钝的磨粒不能及时脱落，砂轮失去切削能力，加剧了砂轮与硬质合金刀具被磨削表面之间的磨擦，磨削热量剧增，磨削区域热量不能及时传出，使硬质合金被磨表面产生1000℃以上的瞬时高温，且温升速度快，引起热变形。
焊接裂纹产生原因及防治措施
以下为焊接裂纹产生原因及防治措施，一起来看看吧。
1、焊接裂纹的现象在焊缝或近缝区，由于焊接的影响，材料的原子结合遭到破坏，形成新的界面而产生的缝隙称为焊接裂缝，它具有缺口尖锐和长宽比大的特征。
按产生时的温度和时间的不同，裂纹可分为：热裂纹、冷裂纹、应力腐蚀裂纹和层状撕裂。
在焊接生产中，裂纹产生的部位有很多。
有的裂纹出现在焊缝表面，肉眼就能观察到；有的隐藏在焊缝内部，通过探伤检查才能发现；有的产生在焊缝上；有的则产生在热影响区内。
值得注意的是，裂纹有时在焊接过程中产生，有时在焊件焊后放置或运行一段时间之后才出现，后一种称为延迟裂纹，这种裂纹的危害性更为严重。
2、焊接裂纹的危害焊接裂缝是一种危害大的缺陷，除了降低焊接接头的承载能力，还因裂缝末端的尖锐缺口将引起严重的应力集中，促使裂缝扩展，最终会导致焊接结构的破坏，使产品报废，甚至会引起严重的事故。
通常，在焊接接头中，裂缝是一种不允许存在的缺陷。
一旦发现即应彻底清除，进行返修焊接。
3、焊接裂纹的产生原因及防治措施由于不同裂缝的产生原因和形成机理不同，下面就热裂缝、冷裂缝和再热裂缝三类分别予以讨论。
3.1、热裂纹热裂缝一般是指高温下（从凝固温度范围附近至铁碳平衡图上的A3线以上温度）所产生的裂纹，又称高温裂缝或结晶裂缝。
热裂缝通常在焊缝内产生，有时也可能出现在热影响区。
原因：由于焊接熔池在结晶过程中存在着偏析现象，低熔点共晶和杂质在结晶过程中以液态间层存在形成偏析，凝固以后强度也较低，当焊接应力足够大时，就会将液态间层或刚凝固不久的固态金属拉开形成裂缝。
此外，如果母材的晶界上也存在有低熔点共晶和杂质，则在加热温度超过其熔点的热影响区，这些低熔点化合物将熔化而形成液态间层，当焊接拉应力足够大时，也会被拉开而形成热影响区液化裂缝。
总之，热裂缝的产生是冶金因素和力学因素综合作用的结果。
防治措施：防止产生热裂缝的措施，可以从冶金因素和力学因素两个方面入手。
控制母材及焊材有害元素、杂质含量限制母材及焊接材料（包括焊条、焊丝、焊剂和保护气体）中易偏析元素及有害杂质的含量。
硬质合金的裂纹产生及扩展
硬质合金刀具裂纹产生及扩展硬质合金的粘结相撕裂过程及两相界面撕裂过程粘结相撕裂过程示意图：两相界面撕裂示意图为了能够的出规律性结论,本课题讨论的还是该重点放在连续稳定切削的粘接破损机理, 所以在此简化工作环境有：切削力，切削温度在切削过程中是稳定的。
对于裂纹扩展形式：为张开型（I型裂纹）：拉应力垂直作用于裂纹扩展面，裂纹沿作用力方向张开，沿裂纹面扩展。
例，轴的横向裂纹在轴向拉力或弯曲力作用下的扩展，容器纵向裂纹在内压力作用下的扩展。
对裂纹影响的因素简化为以下三个因素，1.热应力，由切削热造成的应力2.由于切削力造成的应力3.由于元素集中而使得粘结相性能的变化讨论裂纹时所需要采集的指标可以简化为：1.切削温度2.切削力3.粘结相材料性能为切削温度应用热应力公式可以转化为应力形式，所以最终把讨论指标再次简化可以简化为i4.应力5.材料性能应力因素包括两方面：1.热应力公式：σ = KαEΔT∕(l - γ)式中:K为常数，α为热膨胀系数，E为弹性模量，AT为温度差，γ为泊松系数。
上面只是热应力公式的一种，热应力：由于温度转变时，物体由于外在约束以及内部各部分之间的相互约束。
在复合材料中还得加一种状况，温度不变时由于材料间的弹性模量不同而产生的内部各部分之间的相互约束。
结合实际状况来考虑，热应力可以分为整体和局部来考虑：整体：由于宏观热分布，刀具各部分温度不同而产生的应力分布。
局部：由于弹性模量不同而引起局部应力作用。
其实现阶段我们讨论的还是以局部为主，在温度稳定状况下，刀具上的温度场也是可以确定的，所以在刀具上的宏观热应力也是定值，所以在讨论局部的时，由宏观温度场所产生的热应力为常数。
Co的热膨胀系数为12.3X10 - 61/K,大于WC的3.84X10 - 61/Ko2.切削过程中受切削力而产生的剪应力由于切削力而产生的应力场方法在此也不列出。
裂纹扩展速率的计算：以Paris公式为基础而建立的扩展模型比较普遍。
焊接裂纹缺陷产生的原因及预防措施
浅谈焊接裂纹缺陷产生的原因及预防措施摘要：焊接缺陷是在焊接过程中焊接接头产生的金属不连续、不致密或连续不良的现象，焊接缺陷的形成不仅会降低结构的性能，影响结构的安全使用，严重时还将导致脆性破坏，引起重大安全事故。
而焊接裂纹是一种危害性最大的一种常见焊接缺陷，为消除焊接裂纹，保证焊接接头质量，本文对焊接裂纹缺陷产生的原因及预防措施进行探讨分析。
关键字：焊接裂纹缺陷预防措施焊接裂纹是在焊接应力及其它致脆因素的共同作用下，焊接过程中或焊接后，焊接接头中局部区域（焊缝或焊接热影响区）的金属原子结合力遭到破坏而出现的新界面所产生的缝隙。
它具有尖锐的缺口和长宽比大的特征。
焊接裂纹是最危险的缺陷，除降低焊接接头的力学性能指标外，裂纹末端的缺口易引起应力集中，促使裂纹延伸和扩展，成为结构断裂失效的起源，焊接技术条件中是不允许焊接裂纹存在的。
1.焊接裂纹的产生的机理及形式焊缝金属从熔化状态到冷却凝固的过程经过热膨胀与冷收缩变化，有较大的冷收缩应力存在，而且显微组织也有从高温到低温的相变过程而产生组织应力，更加上母材非焊接部位处于冷固态状况，与焊接部位存在很大的温差，从而产生热应力等等，这些应力的共同作用一旦超过了材料的屈服极限，材料将发生塑性变形，超过材料的强度极限则导致开裂。
裂纹的存在大大降低了焊接接头的强度，并且焊缝裂纹的尖端也成为承载后的应力集中点，成为结构断裂的起源。
按照产生机理焊接裂纹可分为热裂纹、再热裂纹、冷裂纹和层状撕裂裂纹几种。
在焊接过程中，裂纹出现的位置和时间各不相同，裂纹可能出现在焊缝表面、焊缝内部、焊缝位置和热影响区等位置，裂纹的形成可能是在焊接过程中产生，也可能在焊后一段时间出现，后一种情况危害更为严重。
2.焊接裂纹产生的原因及预防措施2.1 热裂纹热裂纹产生于焊缝形成后的冷却结晶过程中，主要发生在晶界上，也称为沿晶裂纹，其位置多在焊缝金属的中心和电弧焊的起弧与熄弧的弧坑处，呈纵向或横向辐射状，严重时能贯穿到表面和热影响区。
焊接裂纹产生的原因及预防措施
焊接裂纹产生的原因及预防措施摘要裂纹是焊接结构最危险的一种缺陷，不仅会使产品报废，而且还可能引起严重的事故。
所以如何避免裂纹的产生是保证焊接质量的关键。
本文着重从焊接裂纹形成原因，影响裂纹生成的因素以及防止措施三方面进行探讨。
关键词热裂纹；冷裂纹；产生原因；预防措施0引言在焊接应力及其他致脆因素的作用下，焊接接头中局部区域因开裂而产生的缝隙称为焊接裂纹。
在焊接生产中出现的裂纹形式是多种多样的，根据裂纹产生的情况，可把焊接裂纹归纳为热裂纹、冷裂纹、再热裂纹和层状撕裂。
下面主要讨论较为常见的热裂纹和冷裂纹。
1热裂纹热裂纹是高温下在焊缝金属和焊缝热影响区中产生的一种沿晶裂纹。
热裂纹产生的原因焊接是一个局部加热的过程，液体由液态向固态转变的过程需要放热，体积缩小，焊缝金属凝固后，在冷却过程中处于放热状态，因此体积收缩。
但焊缝周围金属性能稳定，焊缝金属的收缩受到阻碍，因而使焊缝受到拉力作用。
在焊缝开始凝固、结晶时，液体流动性较小，因此产生的拉应力不会引起裂纹。
此时的液体金属可以在晶粒间自由流动，因而拉应力造成的晶粒间隙能被液体金属填满。
当温度继续下降时，柱状晶体继续生长，拉应力也逐渐增长。
之所以焊缝中的共晶体被柱状晶体推向晶界，聚集在晶界上，是因为焊缝中低熔共晶体的熔点比较低，凝固的时间晚。
在焊缝金属基本上都凝固时，小部分低熔点的金属还未完全凝固，在晶界上形成了一种“液体夹层”，拉应力在此时已经变的比较大了，然而液体金属本身强度很小，这大大减弱了晶粒间的结合。
在拉应力的作用下，柱状晶体之间的间隙被增大，低熔点液体金属这时填充不了被增大的空隙，因此产生了裂纹。
1.1由此可见，拉应力是产生热裂纹的外因，晶界上的低熔点共晶体是产生热裂纹的内因，拉应力作用在低熔点共晶体处的晶界上而造成裂纹。
1.2影响生成热裂纹的因素1）合金元素的影响。
合金元素是影响热裂纹倾向最根本的因素，其中主要有以下几个：硫：硫在钢中能形成多种低熔点共晶体，同铁会形成FeS，FeS与铁以及FeS与FeO会形成低于钢熔点的共晶体，它们在焊缝结晶时聚集在晶界上，当焊缝金属大部分已凝固时，它尚未凝固，形成液态薄膜，因而增大热裂纹倾向。
焊接产生裂纹的原因
焊接产生裂纹的原因焊接是一种常见的金属连接方法，它通常用于制造和维修工业部件。
然而，焊接过程中经常会出现裂纹，对焊接接头的强度和可靠性产生负面影响。
本文将探讨焊接产生裂纹的原因，并提供一些预防措施和解决方法。
1. 温度梯度引起的热应力焊接过程中，焊接区域会受到局部加热和快速冷却的影响，导致温度梯度的存在。
这种温度梯度会引起金属的热应力，使焊接接头产生裂纹。
解决方法：•控制焊接过程中的局部预热和退火，使温度梯度减小。
•使用预热设备在焊接区域加热，使温度分布更均匀。
•合理选择焊接电流和速度，避免出现过大的温度梯度。
2. 结构应力引起的裂纹焊接接头通常会承受结构应力，如拉伸、挤压或弯曲力。
由于焊接引起的组织和性能变化，焊接接头在受到结构应力时容易产生裂纹。
解决方法：•选择合适的焊接方法和焊接接头结构，减少结构应力对焊接接头的影响。
•优化焊接参数，使焊接接头的强度与结构应力相匹配。
•进行后焊热处理，提高焊接接头的强度和韧性。
3. 金属材料的选择和准备焊接材料的选择和准备对焊接接头的质量有重要影响。
不同材料的熔点、热膨胀系数和焊接性能不同，可能导致焊接接头产生裂纹。
解决方法：•选择合适的焊接材料，使其熔点和热膨胀系数与基材相匹配。
•对焊接材料进行预处理，去除氧化物和杂质，提高焊接接头的强度和韧性。
•使用合适的焊接方法和技术，确保焊接材料在焊接过程中融合良好。
4. 不适当的焊接参数和工艺焊接参数和工艺的选择对焊接接头的质量和裂纹的形成有重要影响。
过高或过低的焊接电流、电压、焊接速度和功率都可能导致焊接接头产生裂纹。
解决方法：•根据焊接材料的特性和焊接要求，选择合适的焊接参数。
•进行焊接试验和质量控制，确保焊接接头达到预期的质量要求。
•遵循正确的焊接工艺和操作规程，保证焊接接头的质量和强度。
5. 应力集中和裂纹敏感区域焊接接头通常存在着应力集中和裂纹敏感区域，这些区域容易产生裂纹。
焊接过程中的热收缩和组织变化可能导致焊接接头的应力集中和裂纹敏感性增加。
硬质合金钎焊裂纹的预防措施
硬质合金钎焊裂纹的产生机理与预防措施（一）对于硬质合金的发展和应用来讲，质量显得越来越重要，但是在一些厂家焊接使用过程中，经常会出现一些问题，例如:裂纹。
今天比亚特自动化和大家一起就来了解下——钎焊裂纹产生的根源是钎焊过程中产生的拉应力超过了硬质合金的抗拉强度，有时也产生于基体。
通过长期的实验和总结，我们可以发现拉应力的产生有五种途径有：工具结构、热应力、机械性能差异、后续加工等等。
一、工具结构引发的裂纹由于工具结构设计不合理而产生附加拉应力，是引起裂纹的重要因素。
其中，封闭式或半封闭式的钎缝都是增加钎焊应力促使产生裂纹的主要原因。
设计人员应掌握以下原则：即在满足使用所需的钎缝强度前提下，尽可能减少钎焊面和钎焊面积。
设计人员在设计工具时，首先校核的是钎缝强度。
为了提高连接强度常常简单的增加钎焊面或钎焊面积，忽视了增加钎焊面积时带来的钎焊应力，导致裂纹的根源不在钎焊过程，很难依靠钎焊工艺避免这类裂纹产生。
二、热应力引发的裂纹热应力引发的硬质合金裂纹的主要诱因是钎焊加热速度过快或钎焊后剧冷。
火焰钎焊、电阻钎焊和高频感应焊等钎焊工艺容易导致钎焊加热过快、升温过速。
氧气乙炔焰加热时，火焰的高温区可达3000℃，当火焰直接烧硬质合金时，使硬质合金表面或局部升温过快时，有时甚至将硬质合金的边角部分烧化，硬质合金尺寸大时将引发裂纹。
高频钎焊时，感应电流的尖角效应、集肤效应和环向效应导致硬质合金局部升温过快、过高而产生裂纹。
钎焊后因剧冷而引发裂纹有下列几种情况：钎焊后，将工具放在潮湿的地面上，或是放在潮湿的石灰槽中，钎焊后，工具被冷风吹；钎焊后，因工具需要淬火而发生剧冷。
一般情况下，对YT30、YT15及大面积钎焊的硬质合金工具，不适宜在钎焊后进行整体淬火，把握好适当的方法来使用比亚特自动化感应钎焊方法，以免发生裂纹。
三、力学性能差异引发的纹裂对于YT60、YT30、YW2、YG2、YG3X等牌号的硬质合金，由于冲击韧度差，在钎焊时容易产生裂纹。
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硬质合金钎焊前后处理产生的裂纹
一般情况下，我们在对不同硬质合金进行钎焊前期和后期进行处理，这样做的目的是为了更好的提升其截齿、车刀、刀具等硬质合金材料的焊接质量以及应用质量。
我们常说的钎焊工艺主要是完成工件的钎焊工艺过程中的技术规范，这种工艺是由技术人员将成熟的技术方案和技术参数制定成技术总结，这样大家使用起来可以更为清晰，更为明了。
随着现代机械化越来越强，工件的焊接方法也越来越机械、自动化。
这样使用可以为企业发展降低不少生产成本。
现在自动化进行钎焊工艺主要涉及工件接头、母材、钎前清理、钎剂或者气体介质、钎焊方法（用比亚特自动化感应钎焊方法相对多点）、钎焊后期清理、钎焊后热处理和检验要求等内容。
上图显示的是钎焊的一种感应加热设备
一、硬质合金的焊前处理
一般采用喷砂或者机械磨削处理，而不采用酸洗处理。
如果是采用酸洗处理，
酸液将会腐蚀硬质合金的晶界，使硬质合金的机械性能降低，从而引发裂纹。
这样对与再次钎焊工件已经没有多大的意义，前期处理已经产生裂纹，再次钎焊工件的质量会更加的不好。
二、对于钎焊后期的处理
（1）由于刃磨引发的钎焊后的硬质合金工具开裂占很大的比例。
刃磨时，所使用的砂轮选择不当（如砂轮材料、硬度和粒度等）会发生裂纹。
将硬质合金刀具与高速钢刀等同起来，刃磨时也发生浸水，会发生裂纹。
（2）磨削余量留的过大，则刃磨时易发生裂纹，强力连续磨削一把工具容易将硬质合金磨出裂纹。
在一组工具集中刃磨时，可以采用轮换或者流水刃磨法。
在刃磨时，可以轮换刃磨一组工具或者用一组模具分别粗磨、细磨、精磨、这种工艺既可以提高生产效率，也可以大大减少裂纹的产生。
上图显示的是比亚特自动化钎焊处理后的工件
虽然有好的钎焊工艺，但是对于钎焊前期和钎焊后期的准备和处理也显得至关重要。
为了进一步提升工件的焊接质量，厂家需要对每一步进行深入探讨和研究和
正确使用生产工艺。
上图显示的是比亚特自动化感应加热设备钎焊的产品
以上说明是由比亚特自动化为您提供，仅供参考，具体结合实际厂家的生产工艺进行材料的选取和焊接前后的处理。
对于硬质合金裂纹的产生和预防都是需要大家通过更多的实践和应用来学习更多的方法。