刀具毛坯上的碳素钢堆焊工艺优化

在碳素钢刀具毛坯上堆焊高速钢，堆焊焊道如图4-3所示。这种双金属刀具与整体高速钢刀相比，起到了把好钢用在刀刃上的最佳效果。用堆焊法还能修复损坏了的高速钢刀具和其他合金钢刀具，能节约贵重金属，降低刀具成本，特别是为多刀多刃的组合刀具在制造上提供了灵活而方便的条件。

1.刀具毛坯及模型的制备

原则上应考虑堆焊操作的方便性、必要厚度的堆焊层和对堆焊层的成形加工的方便性。可能条件下，利用原镶片刀的刀体，适当加大型窝。由于刀头尺寸小，熔化金属易向四周流失，若不用模型帮助成形，会使堆焊部分外形极不规则，造成焊条浪费，加工难度增加。利用模型能保证堆焊金属堆成较精确的外形，防止形成焊瘤，还应考虑到接近于模型的焊敷层，其物理性能和力学性能的变化（如硬度变化、组织变化等）。

图4-3 堆焊焊道

模型的材料大多采用型砂、炭精板或棒。炭精板易于用刮刀、手锯、锉刀进行加工。用纯铜板做成的模型要比其他材料做成的更耐用。利用纯铜模型所获得的外形，其精确度和表面粗糙度都比其他材料做成的好。但是铜模成本高，只适用于成批生产。

模型可以做成可拆和不可拆的两种。制造模型时，还要注意给熔渣流动留有余地，潮湿砂子会给堆焊金属层带来气孔和砂眼。

图4-4是用两块纯铜作模板，用来堆焊切刀。

图4-4 切刀堆焊示意图

1—切刀刀体 2—模板 3—堆焊层

图4-5 堆焊圆柱形刀具可拆模型

Ⅰ—拆分线 刀杆直径d=13mm，24mm，30mm 堆焊层直径d₁=15mm，27mm，33mm(www.xing528.com)

图4-5是端面堆焊圆柱形刀具用的可拆模型。刀杆是中碳钢，刀头端面堆焊W18Cr4V高速钢。堆焊中能形成均匀的液态金属熔池。两半模型的外面用弓形夹夹紧，堆焊金属直径比工件直径大2～3mm，刀杆在模型中的高低位置可调（图4-6）。

2.堆焊操作

1）毛坯一般不必预热，如堆焊部分体积大，焊后易产生裂纹，可以将毛坯加热至300～400℃。

2）将刀具毛坯放入模型，保持刀头顶面水平。

图4-6 刀杆位置高低可调

1—垫板 2—焊件 3—有冷却孔的半模 4—定位顶丝 5—管子

3）选用EDD型高速钢堆焊焊条，常用的有堆307，适于直流反接极性，严格按低氢型焊条使用条件操作，焊接电流按30倍焊条直径选定，采用断续灭弧焊法将所有刀具一次焊完，但要保持刀体温度不过热，不烧塌，每次要等刀体呈暗红色时再起弧。焊至一半厚度时迅速清渣一次，焊完立即将焊件放入古棉灰中或炉中缓冷，以防裂纹。但对车刀等小件可放在空气中自然冷却，以提高堆焊层硬度。

3.热处理

（1）退火 普通退火860～880℃，保温3h，以50℃/h的冷却速度降至720～760℃保温5h，以60～80℃/h的冷却速度冷至550℃出炉。

（2）淬火 温度控制在1280℃（每一批刀具带2～3个硬度试块）。

（3）回火 560℃保温1h，高温回火三次。硬度可达55HRC以上。