長薄條形硬質合金木工刀具焊接方法
2024-01-31 04:09:15
專利名稱：長薄條形硬質合金木工刀具焊接方法
技術領域：
本發明涉及一種加工木工刀具的工藝。
背景技術：
硬質合金與其它工具鋼相比，具有相當高的硬度，HRC一般為69～90，具有非常好的紅韌性，即在900～1000℃條件下切削，其性能不會降低，還具有良好的耐磨性，製成的刀具刃口鋒利，不易變形，常用於刀具、刃具、模具等的製作。但由於硬質合金價格較高，強度、韌性、塑性較低，所以一般很少製作成整體結構的產品。多採用機械聯結或焊接的方法在價格較低的鋼質基體上製作成各種用途的工具。隨著木工機械化加工業的迅速發展，以及對產品加工質量精度的更高要求，對優質優價的機械化加工刀具的需求已逐步提上了新的日程。超長度薄條形硬質合金刀具就是其中之一，這種刀具主要用於木材的機械加工，另外也用於裁紙、裁布、皮革破層等行業的加工。這種產品主要用於木工機械行業的木材表面刨削加工，裝配在木工刨床上作為切削刃具，通過6000轉/分高速旋轉對木材表面進行切削加工。目前這種產品一般都是用高速鋼材質整體製作而成，但由於硬質合金與高速鋼相比具有使用壽命長，刃口鋒利不變形，在使用過程中不需要經常修刀或磨刃，被加工的產品質量精度高等特點，是將取代高速鋼刀具同類產品的必然發展趨勢。超長度薄條形硬質合金刀具的焊接，是將410-1000mm長度，1-1.55mm厚度，6-12mm寬度的各種規格的硬質合金刀條焊接在410-1000mm長度以內，3-12mm厚度，25-40mm寬度的帶狀鋼質刀板一側，形成單側硬質合金刃口的各種類型和各種規格尺寸的木工刨刀。由於這兩種材料的力學性能，物理性能差異甚大，尤其是熱脹係數相差近一倍，且硬質合金強度低，塑韌性差，既硬又脆，再加上刀體(刀條和刀板焊接成一體後稱刀體)結構又長、又窄、又薄，在焊接熱應力作用下，會使刀體產生很大的應力，造成刀體嚴重變形，形成側彎和面彎雙向彎曲，在焊接過程中稍有不當，就會導致刀條碎裂。從而給焊接帶來很大的難度。這類產品的製造，由於焊接技術難度大，技術含量高，所以資料保密性和技術壟斷性極強，經資料查新，目前為止還沒有這方面的實質性報導文章。目前這項焊接技術在我國尚屬空白，國外只有德國等少數幾個國家具有該類產品的製造技術，所以仍屬國際性難題。即使能夠生產該產品的幾個國家，其產品質量也正處在不斷提高，焊接工藝正在逐步完善的階段。
發明內容
本發明提供一種長薄條形硬質合金木工刀具焊接方法，該方法解決了現有的長薄條形硬質合金木工刀具加工困難的問題。本發明的加工方法包括焊接和焊接後的校形；在焊接前首先在刀板2上加工刀槽3，並將刀條1和釺料6安裝在刀板2的刀槽3中；採用高頻自動釺焊方法和設備，在焊接時，先接通水冷循環水泵並啟動冷風機，高頻焊接的陽壓為5-7KV、柵電流為1-1.3A、陽電流為4-6.5A，然後再調節焊接傳送裝置的送條速度，將裝配好的刨刀連續送入傳送機構中進行高頻釺焊；在校形過程中，首先採用預熱處理的方法，將焊後的刀體放入爐中，升溫至380℃-420℃並保溫0.5-2小時，然後在熱狀態下進行碾壓校直。在焊接時，焊接傳送裝置的送條速度為0.5-0.7m/min。所用的釺料為銀其釺料或黃銅釺料，所用的焊劑為102粉劑。在校形過程中碾壓校直的碾壓力為1-2t、碾壓速度為1-2m/min。目前這種產品一般都是用高速鋼材質整體製作而成，但由於硬質合金與高速鋼相比具有硬度高、耐磨損、使用壽命長，刃口鋒利不變形，在使用過程中不需要經常修刀或磨刃，被加工的產品質量精度高等特點，是將取代高速鋼刀具同類產品的必然發展趨勢。與目前現有技術相比，所用的設備簡單，造價低，焊接工藝簡單，便於操作，其中某些工藝具有獨創性，易實現自動化批量生產，加工工序少，生產效率與國外相比提高了一倍以上，其焊接速度可達到600mm·min-1，生產成本降低2倍以上。產品質量經檢驗達到和超過了國際同類產品的質量標準要求，在某種程度上優於國外同類產品質量。該技術達到或超過了國際先進水平。
圖1是本發明的生產工藝流程圖，圖2是本發明生產的硬質合金木工創刀的外形圖，圖3是釺料6的結構示意圖。
具體實施例方式本實施方式是按如下工藝進行(參閱圖1、圖2和圖3)1、焊接工藝1.1釺焊裝配工藝刨刀裝配工序是一項極為重要的工藝，這項工藝包括檢驗、表面處理、清洗、裝配等工序。
1.1.1檢驗首先對刀條1檢驗，刀條1的外形尺寸、平直度、有無傷痕，必須符合質量規定要求方可使用。對刀板的檢驗重點是刀槽3加工質量，但外形尺寸和表面質量也是非常重要的。再檢驗刀板2的平直度、寬度及表面質量，稜角應無毛刺，然後對刀槽3進行嚴格檢查，刀槽3的寬度、深度、刀槽3底平面粗糙度和平直度，刀槽3內角清根。刀槽3的寬度用刀條1來檢驗，將刀條1放入槽內，檢查刀條1在槽內的鬆緊程度，太松會使刀條側縫有超差間隙，焊後會使側面釺縫的釺料填充不滿，造成未焊合缺陷，有時還會造成側釺縫焊合不均勻。如太緊，在釺焊過程中側面釺縫壓不下去，使刀條和刀槽底面間隙過大，易產生氣孔、夾渣、未焊合等缺陷，造成刀條起層或釺縫太厚。所以檢驗時，應能將刀條放入槽內來回滑動，而且沒有側向擺動為合格。從釺焊的角度考慮，槽深希望越深越好，但考慮到磨削加工量，刀槽深度又不希望太深，所以將刀條1放入刀槽3內，刀條1上平面離槽頂平面之間深度h應為0.3-0.8mm，否則會給碾壓校形工藝帶來不利。對於釺料6的檢驗，主要檢驗化學成分、釺焊性、釺料的外觀質量，如表面有無傷痕，厚度及寬度，釺料6的寬度b應比刀槽3寬度s小0.3-0.6mm為佳，厚度c在0.20～0.25mm之間為佳，太薄太窄會造成釺焊過程中填料不足。釺劑應用乾淨水調成糊狀為宜，調和好的釺劑不得有砂粒和髒物。
1.1.2表面處理工藝刀條和刀板釺焊部位用噴砂機進行噴砂處理，然後用丙酮進行表面清洗。經處理和清洗後的刀條、刀板、釺料不得再生鏽或弄髒。處理和清洗部位為釺焊面，包括刀槽3兩內側面，刀條2的左右前後四個側面和下平面，釺料6上下兩平面。
1.1.3裝配工藝裝配工序主要指將清洗乾淨的刀板、刀條、釺料裝配在一起，以備釺焊。先將調和好的釺劑均勻地塗刷在刀槽被焊部位，塗刷時釺劑一定要均勻，不允許太多或太少，不允許將髒物帶入槽內。然後將釺料放入槽內，再將清洗乾淨的刀條的四個側面和一個被焊平面塗刷釺劑，並放入刀槽內，刀條千萬不要放反，刀刃側應位於中心線內側，斜口4方向朝下，然後用手輕按刀條，將刀條平穩嵌入槽內，用乾淨布將表面多餘釺劑擦洗乾淨。如果刀條太緊，應將刀槽修寬，重新裝配，如刀條太松，應在刃口側加塞鐵片，將刀條和刀槽擠緊方可，使刀條外側無間隙為合格。
1.2焊接工藝採用高頻自動釺焊方法，根據加熱溫度、加熱時間、加熱速度、冷卻速度等，調節高頻感應加熱裝置的柵極電流、陽極電流、陽極電壓，以及傳送刨刀的自動焊接裝置的送條速度，即焊接速度，然後可對產品進行自動焊接。
1.2.1高頻感應加熱設備規範參數先接通水冷循環水泵，檢查冷卻出水管水流量是否正常，然後接通高頻電源總開關，冷風機啟動，然後打開燈絲電源，燈絲預熱20分鐘後，打開高壓開關，調整高能參數，燈絲電壓為12kV，高壓為(陽壓)5～7kV，柵電流為1～1.3A，陽電流為4～6.5A，可根據刨刀規格確立參數。然後調節焊接傳送裝置的送條速度，一般為0.60m/min左右。
1.2.2自動釺焊工藝規範將裝配好的刨刀連續送入傳送機構內，被焊起頭送入高頻感應區內1/2位置為佳。然後將工作中所需工具準備好，工作人員就位後可開機焊接。為防止刀體起頭和起尾，則頭尾可增加釺料。
1.2.3強制冷卻工藝規範由於焊接速度較快，釺料還未來的及全部凝固，刀體已被傳送完畢，造成刀條和刀板在變形的過程中分離，所以增加風冷工藝，強制冷卻速度，避免上述情況發生。
2.校形工藝刨刀焊接後仍有面彎，雖然沒有側彎，但仍有側向應力存在，這種狀態不能實現刨刀成型冷加工，所以必須進行校形和消除應力。本發明是採用碾壓新技術來完成這項工作的。
2.1表面後處理工藝焊後的刀體，表面有氧化皮、硬質點雜質，刀條部位有高於刀板平面的多餘釺劑和釺料，在碾壓過程中，由於這些多餘物質點比刀板平面高，在碾壓力的作用下會將刀條擠碎，或將刀板擠彎。所以在碾壓校形前，必須將刀體表面的所有多餘物處理乾淨。刀體表面的氧化皮及髒物通過用鋼絲刷角磨機的辦法可以處理乾淨，多餘的釺劑、釺料及其它質點通過砂輪機打磨乾淨。
2.2熱處理工藝表面處理乾淨的刀體如果直接進行冷碾壓作業，由於碾壓前的正向面彎撓度較大，想將該狀態下的刀體碾壓校平直，必須在碾壓過程中使刀體產生較大的反彎變形，才能實現刀體校平直的目的，這樣刀條承受著正反向交變作用應力，很容易使刀條折斷和碎裂，由於疲勞的作用，釺縫容易撕裂起條。本發明採用爐中預熱處理的方法，將刀體放入爐中，緩慢升溫400℃後保溫1小時，由於釺料熔點較低，溫度不允許太高，此時的刀體經熱脹後恢復到焊接後的平直狀態，在熱狀態下進行碾壓校直，這種工藝不僅可以降低碾壓力，而且在碾壓過程中的反向校形撓度要求非常小的條件下就可以將刀體校的平直。採用這種工藝校形的效率很高，避免了刀條碎裂、釺縫撕裂起條的現象，校形廢品率幾乎為零。
2.3碾壓校形工藝碾壓校形的質量與碾壓力、碾壓速度、碾壓反變形這三個工藝參數有直接關係，這些均可以通過調節碾壓機參數來實現。採用的碾壓力為1.5t，碾壓速度為1.5m/min。
權利要求
1.長薄條形硬質合金木工刀具焊接方法，其特徵在於它包括焊接和焊接後的校形；在焊接前首先在刀板(2)上加工刀槽(3)，並將刀條(1)和釺料(6)安裝在刀板(2)的刀槽(3)中；採用高頻自動釺焊方法和設備，在焊接時，先接通水冷循環水泵並啟動冷風機，高頻焊接的陽壓為5-7KV、柵電流為1-1.3A、陽電流為4-6.5A，然後再調節焊接傳送裝置的送條速度，將裝配好的刨刀連續送入傳送機構中進行高頻釺焊；在校形過程中，首先採用預熱處理的方法，將焊後的刀體放入爐中，升溫至380℃-420℃並保溫0.5-2小時，然後在熱狀態下進行碾壓校直。
2.根據權利要求1所述的長薄條形硬質合金木工刀具焊接方法，其特徵在於在焊接時，焊接傳送裝置的送條速度為0.5-0.7m/min。
3.根據權利要求1所述的長薄條形硬質合金木工刀具焊接方法，其特徵在於在校形過程中碾壓校直的碾壓力為1-2t、碾壓速度為1-2m/min。
4.根據權利要求1所述的長薄條形硬質合金木工刀具焊接方法，其特徵在於刀條(1)和釺料(6)裝配在刀槽(3)中，刀條(1)上平面離槽頂平面之間的深度h應為0.3-0.8mm。
5.根據權利要求1所述的長薄條形硬質合金木工刀具焊接方法，其特徵在於釺料(6)的寬度b應比刀槽(3)的寬度S小0.3-0.6mm，釺料(6)的厚度c在0.20-0.25mm之間。
6.根據權利要求1所述的長薄條形硬質合金木工刀具焊接方法，其特徵在於刀條和刀板釺焊部位用噴砂機進行噴砂處理，然後用丙酮進行表面清洗。
全文摘要
長薄條形硬質合金木工刀具焊接方法，它涉及一種加工木工刀具的工藝。其方法包括焊接和焊接後的校形；在焊接前首先在刀板(2)上加工刀槽(3)，並將刀條(1)和釺料(6)安裝在刀板(2)的刀槽(3)中；採用高頻自動釺焊方法和設備，在焊接時，先接通水冷循環水泵並啟動冷風機，高頻焊接的陽壓為5－7KV、柵電流為1－1.3A、陽電流為4－6.5A，然後再調節焊接傳送裝置的送條速度，將裝配好的刨刀連續送入傳送機構中進行高頻釺焊；在校形過程中，首先採用預熱處理的方法，將焊後的刀體放入爐中，升溫至380℃－420℃並保溫0.5－2小時，然後在熱狀態下進行碾壓校直。該方法解決了現有的長薄條形硬質合金木工刀具加工困難的問題。
文檔編號B23K31/10GK1439482SQ0311094
公開日2003年9月3日 申請日期2003年1月22日 優先權日2003年1月22日
發明者郭面煥, 邵德春, 陳良勇 申請人:哈爾濱工業大學