作者：劉松，李云陽，謝幫全，孔維平

       一、引言  
       超硬刀具主要是指以金剛石或立方氮化硼為材料制作的刀具，目前使用的較多的材料有：單晶金剛石、PCD聚晶金剛石、整體CBN、PCBN復(fù)合片這四類。
       超硬刀具真空焊接即指在真空的狀態(tài)下加熱完成超硬刀具基體與刀頭之間釬焊動作。與火焰釬焊，高頻感應(yīng)釬焊一樣，真空焊接的最終目的也是讓熔融的焊料在毛細(xì)吸管的作用下，均勻的流動到焊縫的各個(gè)部位從而達(dá)到最佳焊接效果。所以針對適宜真空焊接的超硬刀具產(chǎn)品選取合適的焊料、進(jìn)行適當(dāng)?shù)暮盖疤幚?、采用正確的焊接工藝才能充分利用真空焊接的優(yōu)點(diǎn)，確保超硬刀具產(chǎn)品性能的發(fā)揮。

       二、適宜真空焊接的超硬刀具產(chǎn)品  
       真空焊接由于需要將刀具產(chǎn)品放置到真空環(huán)境中加熱，整個(gè)爐膛都會達(dá)到焊接溫度，所以需要真空焊接的刀具產(chǎn)品尺寸不能太大，必須能放進(jìn)爐膛。同時(shí)刀具材料（基體加刀片）必須承受焊接過程的溫度變化而自身性能不發(fā)生改變。刀具生產(chǎn)廠家都追求高的生產(chǎn)效率，因此可見：真空焊接工藝尤其適合大批量生產(chǎn)的尺寸較小且能整體受熱的超硬刀具系列（見圖1），不適合尺寸較大或者僅能接受局部加熱的超硬刀具產(chǎn)品的焊接加工。

圖1 小尺寸的單頭或多頭超硬刀具系列

       三、 超硬刀具真空焊接釬料選取  
       常見的的超硬刀具原材料有：①單晶金剛石；②PCD聚晶金剛石；③整體CBN；④PCBN復(fù)合片。它們對焊料的選取有著各自的要求：
       （1）②④都含有一層硬質(zhì)合金襯墊，采用常規(guī)的釬料都可以進(jìn)行焊接（即目前廣泛使用的銀焊、銅焊）；
       （2）①③屬于非金屬材料，需要使用活性釬料才能將其焊接到刀體上（一般金屬基釬料只能連結(jié)金屬與金屬，而活性釬料既能進(jìn)行金屬對金屬的焊接，還能實(shí)現(xiàn)金屬對非金屬材料的焊接加工，見圖3、圖4）；中拓代理的美國進(jìn)口焊膏能完美地解決這一問題。

圖3 一般焊料，合金與合金之間連結(jié)緊密，CBN與合金之間無焊料填充

圖4 活性焊料，合金與合金之間連結(jié)緊密，CBN層與合金之間也連結(jié)良好

       （3）①②都具有金剛石的特性，在高溫下會出現(xiàn)石墨化，所以真空焊接溫度需要控制在700℃左右（推薦使用中拓800-41美國進(jìn)口焊膏）；

       （4）而③④制作的CBN刀具加工淬硬鋼時(shí)刀尖溫度極高，為防止焊接面松動，需要采用高溫焊料（推薦使用中拓850-41美國進(jìn)口焊膏）。

       鑒于超硬刀具材料的自身特性，對于真空焊接而言，至少需要選取兩種焊料才能滿足全部的需求，即一種低溫的活性焊料，用于單晶金剛石與PCD刀具的焊接加工；另一種高溫活性焊料，用于整體CBN與PCBN刀具的焊接加工。第一種低溫活性焊料雖然是可以焊接所有超硬刀具，但是對于CBN刀具，建議還是采用高溫焊料，這樣CBN刀具產(chǎn)品在高溫下的穩(wěn)定性會大大增加。
       四、焊前的準(zhǔn)備工作(入爐前)  
       釬焊的強(qiáng)度是由多方面的因素共同決定的，為了獲得良好的釬焊焊縫，需要控制一些可能影響焊接質(zhì)量的細(xì)節(jié)。相對于常規(guī)焊接而言，真空焊接對準(zhǔn)備工作的要求更嚴(yán)格一些。表1列出一些主要影響因素。

       只有在每個(gè)細(xì)節(jié)都得到保證的情況下，才可能獲得最佳的焊接效果，某一項(xiàng)的缺失或保證不到位容易讓焊接的穩(wěn)定性大大降低。
       五、真空焊接工藝(爐中)  
       一旦準(zhǔn)備工作完畢，將刀具產(chǎn)品放入真空爐，后續(xù)的生產(chǎn)完全由加熱工藝控制。對于真空焊接加熱工藝曲線的設(shè)定主要由爐膛尺寸、溫度場分布、所選取的焊料的固相線、液相線，裝爐量，焊縫尺寸等共同制約，基本工藝大致如圖5所示。

       六、結(jié)語  
       采用真空焊接工藝可以有效的排除空氣對超硬刀具的影響，刀具外觀良好。爐中加熱溫度均勻，產(chǎn)品變形小，刀具不容易產(chǎn)生裂紋。在工藝穩(wěn)定的情況下，每爐的產(chǎn)品都有相同品質(zhì)，尤其適合小尺寸超硬刀具的大批量生產(chǎn)。
       參考文獻(xiàn)：

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