沖頭焊接方法（鎢鋼與高速鋼）異型材料焊接

鎢鋼沖頭適用于五金機(jī)電加工行業(yè)，一般安裝在沖壓模具上的作沖裁用，使材料發(fā)生分離或塑性變形，從而獲得所需的零件，其中鎢鋼作為典型的高硬度和高強(qiáng)度工具材料，其具有耐高溫、耐腐蝕、耐磨損耐用和抗彎強(qiáng)度好的特性，因鎢鋼的提煉、制取及生產(chǎn)燒結(jié)工藝復(fù)雜，又因鎢是稀有貴金屬，屬戰(zhàn)略戰(zhàn)備物資，使其價(jià)格比常用合金鋼材貴許多。鑒于此，處于成本及性能的考慮，常將鎢鋼與其它常用鋼材通過(guò)焊接的方法制成鎢鋼合金工具，得以在保證性能的前提下大幅的降低材料成本。

下圖就是鎢鋼沖頭與高速鋼焊接的組合件：

步驟一：來(lái)料檢測(cè)

分別測(cè)量鎢鋼及高速鋼部分硬度是否符合來(lái)料要求，測(cè)試硬度數(shù)據(jù)分別為HRA90與HRC60（見(jiàn)下圖）。

步驟二：焊接材料

將直徑φ8的鎢鋼和高速鋼棒料分別切成φ8x8mm及φ8x92mm圓柱體，并將兩端面磨光，且保證兩端面平行（見(jiàn)下圖）。然后再用超聲波清洗設(shè)備及體積百分?jǐn)?shù)為95%的乙醇溶液清洗材料柱體及兩端面。

步驟三：原子擴(kuò)散焊接

將準(zhǔn)備好的材料使用專用治具裝夾后放入原子擴(kuò)散焊設(shè)備內(nèi)焊接。大為原子擴(kuò)散焊設(shè)備是一款基于原子級(jí)別的高端焊接設(shè)備，可實(shí)現(xiàn)同種金屬或不同金屬的無(wú)縫接合，適用于各種金屬材質(zhì)的精密零件或工業(yè)制品的焊接；焊接時(shí)不需要借助焊絲、釬料、助焊劑等輔助材料，焊接的產(chǎn)品強(qiáng)度高、無(wú)焊疤、焊接面光滑平整、變形量微小、可實(shí)現(xiàn)高精度焊接，并具有整面焊接的優(yōu)點(diǎn)。

步驟四：

1、性能測(cè)試

大為工業(yè)會(huì)從該生產(chǎn)批次中抽出部分焊接成品進(jìn)行如下無(wú)損及破壞性測(cè)試，以確保該批次產(chǎn)品的各方性能均滿足客戶使用需求。

超聲波探傷焊面檢測(cè)

使用超聲波探傷設(shè)備檢測(cè)焊面是否存在氣泡、孔洞等缺陷。從下圖超聲波探傷圖可看出高速鋼與鎢鋼焊接處無(wú)明顯可見(jiàn)缺陷波幅，初步判斷滿足要求。

2、顯微鏡焊縫檢測(cè)

使用顯微鏡檢測(cè)鎢鋼與高速鋼接縫處是否存在裂紋等缺陷。從以下高倍顯微鏡圖中可看出焊接處未見(jiàn)裂紋等缺陷，初步判斷合格。

3、洛氏硬度試驗(yàn)

使用洛氏硬度計(jì)在焊接好的成品中依次打點(diǎn)檢測(cè)圓柱表面的硬度在經(jīng)焊接后是否發(fā)生明顯變化，通過(guò)下圖可判斷經(jīng)焊后材料整體硬度與原材料硬度無(wú)明顯變化，初步判斷該參數(shù)正常。

4、高低溫沖擊試驗(yàn)

使用高低溫試驗(yàn)設(shè)備將焊接好的產(chǎn)品在-70~+300℃的環(huán)境中反復(fù)進(jìn)行高低溫沖擊測(cè)試，用于檢驗(yàn)產(chǎn)品內(nèi)部是否存在致命缺陷及對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行耐疲勞沖擊測(cè)試。

5、焊面剪切破壞性試驗(yàn)

使用5噸剪切力試驗(yàn)機(jī)將焊接好的產(chǎn)品延焊縫處進(jìn)行剪切力破壞測(cè)試，以更直觀的方式檢驗(yàn)焊件的焊接強(qiáng)度，通過(guò)下圖剪切數(shù)值（分別為252.4Mpa、307.3Mpa、276.1Mpa）初步判斷該強(qiáng)度可滿足客戶要求。

客戶使用反饋

該客戶沖頭的應(yīng)用場(chǎng)景為 熱沖不銹鋼材料，深度為8mm。根據(jù)客戶使用反饋，該批次沖頭平均使用壽命為9萬(wàn)次，該客戶原整體高速鋼沖頭使用壽命大約為2萬(wàn)次。通過(guò)上述數(shù)據(jù)分析經(jīng)大為焊接后的沖棒材料使用壽命約為整體高速鋼材料的4~5倍，極大的降低了生產(chǎn)成本及大幅提升生產(chǎn)效率。

表1 產(chǎn)品使用壽命對(duì)比

沖頭/沖棒類產(chǎn)品應(yīng)用主要包含以下參數(shù)信息，但以下參數(shù)涉及該客戶產(chǎn)品保密問(wèn)題，所以無(wú)法展示下列參數(shù)信息。

表2 沖頭/沖棒應(yīng)用參數(shù)