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：來料檢測(cè)

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

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明顯可見缺陷波幅，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，通過下圖可判斷經(jīng)焊后材料整體硬度與原材料硬度無明顯變化，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9萬次，該客戶原整體高速鋼沖頭使用壽命大約為2萬次。通過上述數(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)品保密問題，所以無法展示下列參數(shù)信息。

表2 沖頭/沖棒應(yīng)用參數(shù)