硬质合金工具钎缝的优化设计

钎缝的位置、形状及尺寸在硬质合金工具的钎焊中起重要作用，是影响钎焊工艺性和钎焊强度的关键。硬质合金工具钎缝的设计包括槽形设计、钎料钎剂添加设计和钎缝成形设计三个主要方面。其中槽形设计是关键，参考文献[5]、[6]对硬质合金工具槽形设计有详尽的论述。

对于切削类工具，钎缝的位置应远离切削刃，形状应成曲面，避免被单向撕裂；尺寸根据切削力核定，并且钎缝边沿要呈圆弧过渡。在设计槽形时，应保证硬质合金刀片高出刀体，以利于刃磨，这对于硬质合金多刃刀具尤其重要。否则在刃磨时，碳化硅砂轮要同时磨削钢体、钎料和硬质合金三种不同材料，而钢体和钎料（铜合金和银合金）就会很快地将砂轮堵死，不但降低了刃磨效率，而且容易使硬质合金发生裂纹。如果用金刚石砂轮刃磨时，要同时磨削三种软硬相差悬殊的材料就更为困难了。

矿山采掘类硬质合金工具的使用特点是冲击载荷大、振动大。在设计槽形时，既要考虑减少应力，又要有足够的钎焊面积。在自由式钎缝不能满足强度要求时，这类工具常采用半封闭钎缝；在设计钎缝时，可以采用安放补偿垫片的措施，以期望达到既要钎焊强度高，又要钎焊应力小，使用时才不会发生脱焊和崩刃。

石油钻探用硬质合金工具的硬质合金块多为圆柱形的，由于行业要求和习惯的原因，使这类工具多为封闭或半封闭槽形。由于钎缝面积大、钎缝薄，在钎焊过程中容易产生气孔和夹渣，解决这类问题的有效措施是设计存渣槽和排渣孔。

量具在使用时受力较小，但对精度、稳定性和外观要求则较高。在设计槽形时，应掌握以下原则：焊接面应尽可能地减成自由焊形式，并且尽可能缩小焊接面积；槽形条应尽量保持平直简单；钎缝外形匀称美观。(www.xing528.com)

大面积工具的基体结合面需设置隔断工艺槽，以消减应力和存储多余的钎剂。在工具钢基体的刀槽设计时，必须使刀槽根部具有一定的圆弧。结合面的表面粗糙度一般选为Ra6.3μm～Ra1.6μm，过高过低都会影响强度，钎缝强度并非与表面粗糙度成正的线性关系。

实践证明，硬质合金工具的自由槽形与封闭或半封闭槽形各有优劣。一般情况下，受力单一工具适宜选取自由槽形，如金属切削刀具中的车刀、铣刀，就常常选用自由焊槽形；受力复杂工具适宜选取封闭或半封闭槽形，如冲击钻头、截齿和钎头等。自由槽形工具的钎焊面积小，能承受的外力有限；封闭或半封闭槽形工具的钎焊面大，能承受的外力较大，但是带来的焊接应力也大大增加，常常引发钎焊裂纹。解决这一矛盾的有效措施，是在封闭或半封闭槽形的某一侧面添加塑性补偿片。

在圆柱状整体硬质合金与钢的钎焊中需要二者“对接”，例如，硬质合金扩孔钻的工作部与柄部连接，线路板铣刀的刀刃部与柄部连接。这类连接面的槽形设计有其特殊的原则：载荷小的工具应采用圆柱套接。硬质合金的压制工艺性、基体的机械加工工艺性及钎焊工艺性都较好，可谓三全其美。载荷大的工具常采用斜角对接，斜角角度是影响钎缝性能的关键因素。钝角便于加工，但钎焊面积小；锐角钎焊面积大，但硬质合金和基体的加工性都差；直角的钎缝受力状况更差，对于受扭转的圆柱体，其最大剪切应力面恰好在45°的钎缝面上。参考文献[6]、[7]对这类工具的钎缝设计有专项论述。