本發明屬于合金工具鋼修復制造，具體涉及一種實現高速鋼工具材料的電弧焊接，利用該方法可以焊接弓鋸條等3mm以下厚度的高速鋼合金材料的工具。

　　背景技術：

　　：高速鋼又稱鋒鋼或白鋼，高速鋼是一種含有鎢、鉬、鉻、釩等碳化物形成元素的復雜合金鋼，合金總量達10～25％左右。常溫下其硬度可達到HRC63～66,而在600℃高溫下硬度仍然達到HRC48.5。完全能夠滿足在高速機械切削條件下(約500℃)對刀頭硬度的要求，成為高速切削用鋼。W18Cr4V是最典型的高速鋼，由于高速鋼的抗彎強度較低，一般只有2.94～3.33MPa，因此在切削過程中如果刀具橫向受到作用力時很容易發生變形過量而斷裂。如機械制造中弓鋸床使用的機用高速鋼鋸條，其規格在(300～750)*(25～60)*(1.25～3)mm內。在鋸切過程中經常會因為工件夾持固定不牢產生松動后導致產生弓鋸條的斷裂。目前高速鋼的焊接方法：常用的高速鋼工具用材質為Wl8Cr4V，從現有文獻如ZL201210001363.8，ZL200410011028.1以及毛志雄，馮傳祥等作者和北京郵電學院金工車間等單位在七十年代所著的文章看，高速鋼常被用來作為切削刀具的刃部，而刀具的夾持部分則為中碳鋼材料。因此，目前大部分文獻為高速鋼與碳鋼之間的異種金屬焊接技術，采用的焊接工藝方法主要有釬焊、摩擦焊、激光焊、電子束焊、閃光焊以及焊條電弧焊等。而對于以高速鋼為整體材料制造的工具的斷裂焊接修復，如機用弓鋸鋸條，由于高速鋼具有含碳量高以及含有鎢、鉻、鉬、釩等多種合金元素，焊后焊縫及熱影響區極易淬火生成硬而脆的馬氏體組織導致其焊接性很差。而關于這方面的技術文獻，是非常少見的。本發明人曾在《電焊機》2005年第11其上刊文提出了采用鎢極氬弧焊焊接高速鋼鋸條工藝，除此之外，1985年機械工業出版社出版由任大成編著的焊接修復120例也介紹了采用專用焊條的焊條電弧焊工藝，從該工藝技術看，程序相對復雜，效果并不十分理想。技術實現要素：本發明針對上述現有技術中存在的問題，提出一種斷裂高速鋼焊接修復方法，解決了現有技術中以高速鋼為整體材料制造的鋸條在斷裂焊接修復時焊接性能差的問題。本發明的技術方案包括如下步驟：步驟1.焊接前接頭的準備與清理；步驟2.焊接接頭組對，將清理準備完畢的工件接頭放置在平直銅板條上，并利用夾緊機構將工件、銅板條一并夾持到焊接工作臺上，工件夾持時，保證鋸條對口平整，不能出現錯邊；步驟3.焊材選擇，(1)選擇強韌性較好的焊絲；(2)保護氣體,選用純度符合焊接生產中國家標準要求的二氧化碳氣體，即其純度要求≥99.5％，水蒸氣和酒精含量不超過0.05％；步驟4.選定焊接工藝參數；步驟5.具體焊接操作過程：在準備工作就緒后開始引弧焊接，焊接引弧時從接頭的中間部位開始，焊接時焊槍傾角控制在70～80°之間，采取左焊法進行施焊，焊接速度大約在180mm/min，焊接過程中保證電弧對準接口中心，確保工件焊縫兩側得到良好熔合且焊縫成形良好，焊縫余高控制在1～2mm以內，焊道中不能有明顯缺陷；在正面焊接結束后，翻轉工件觀察背面是否完全熔透，如果出現對接間隙背面沒有焊透的情況，則在工件完全冷卻到室溫并將正面多余焊縫金屬打磨平整后再進行背面補焊；在焊接結束時，要確保弧坑飽滿；步驟6.焊后工件的修磨成形：焊后工件的修磨包括兩部分，工件焊縫中央和工件兩邊緣，工件焊縫中央部分采用臺砂輪或角磨機將焊縫正反面余高部分打磨清理，確保焊縫部位與工件其他部位在外形和厚度上一致；對于工件邊緣部分利用角砂輪打磨修理，保證過渡均勻無缺口；步驟7.缺陷焊點的補焊:如果在打磨修理的過程中，發現焊縫存在氣孔或未熔合的焊接缺陷時，需要進行重新補焊，補焊工藝參數同前述一樣，在焊接操作技術上需要采用點焊操作。所述的步驟1-7中的工件為弓鋸條。所述的步驟1中，接頭準備為：如果準備焊接修復的斷口是規則的，將斷口復合；如果斷口是非規則的，利用砂輪切片機將不規則的兩斷口切直，對于斷口處有斷裂塑性變形的，則進行矯正。所述的步驟1中，接頭清理為：對接斷口準備完畢后，將工件接縫正反面附近20～30mm范圍內的氧化物、油污、熔渣及其它有害物質清理干凈；清理時選用臺砂輪或角磨機除銹輪將焊接區域清理使焊接區域露出金屬光澤，然后采用脫脂棉蘸少量丙酮將焊接區擦拭干凈，檢查焊接接頭處表面無其它裂紋、分層、夾雜缺陷。所述的步驟2中，將清理準備完畢的接頭放置在寬度較工件寬度小5mm，厚度為5mm，長度為300mm的平直銅板條上，工件夾持時，保證間隙小于0.5mm。所述的步驟3中，焊絲選取ER50-6；保護氣體為采用氬氣含量為80％的Ar+二氧化碳混合氣體。所述的步驟5中，為確保工件邊緣焊縫金屬填充飽滿，在工件邊緣并靠一銅板條以加強熔池凝固速度防止熔池鐵水外流。本發明的優點效果如下：提出在鋸條修復焊接中采用電弧加熱集中且焊接熱輸入較少的熔化極氣體電弧焊可有效解決現有焊接技術在高速鋼焊接過程中因焊接熱輸入較大導致接頭脆性區域大，且產生的殘余應力和變形較大導致開裂問題。因此，提出利用二氧化碳氣體保護焊接的工藝方法。利用該工藝方法焊接修復高速鋼機用鋸條具有工藝簡單，修復成本低的特點。具體實施方式實施例本發明以弓鋸條為例，具體描述其焊接修復方法如下：1.焊接前接頭的準備與清理接頭準備：如果準備焊接修復的斷口是規則的，只需要將斷口復合。如果，斷口是非規則的，需要利用砂輪切片機將不規則的兩斷口切直，對于斷口處有斷裂變形的，則還需要進行矯正。接頭清理：對接斷口準備完畢后，需要將鋸條接縫正反面附近至少20mm范圍內的氧化物、油污、熔渣及其它有害物質清理干凈。清理時可以選用臺砂輪或角磨機除銹輪將焊接區域清理使焊接區域露出金屬光澤，然后采用脫脂棉蘸需少量丙酮將焊接區擦拭干凈，檢查焊接接頭處表面無其它裂紋、分層、夾雜等缺陷。2.焊接接頭組對將清理準備完畢的接頭放置在寬度較鋸條寬度小5mm，厚度為5mm，長度為300mm的平直銅板條上，并利用大力鉗等夾緊機構將鋸條、銅板條一并夾持到焊接工作臺上。鋸條夾持時，要注意組對間隙，保證間隙小于0.5mm，并且保證鋸條對口平整，不能出現錯邊。3.焊材選擇(1)焊絲在焊接過程中與母材共同形成焊縫，因此對焊接接頭性能起決定作用。根據高速鋼鋸條的斷裂修復要求性能，可選用強韌性較好的焊絲即可，綜合考慮修復強度要求和修復成本，選取ER50-6。焊絲的化學成分和力學性能見表1和2.(2)保護氣體保護氣體的作用是對焊接區域的高溫區域進行很好地保護，防止空氣進入焊接區域，造成焊縫質量的下降。對于二氧化碳氣體保護焊而言，可選用純度符合焊接生產中國家標準要求的二氧化碳氣體，即其純度要求≥99.5％，水蒸氣和酒精含量不超過0.05％。由于純二氧化碳焊接時飛濺較高，為減少飛濺，也可以采用氬氣含量為80％的Ar+二氧化碳混合氣體。4.焊接工藝參數的選定從目前所應用的高速鋼機用鋸條的規格中知道，鋸條的寬度即為焊接長度為25～60mm，厚度為1.25～3mm。因此，鋸條的焊接修復工藝參數可選用表3。5.具體焊接操作過程在準備工作就緒后開始引弧焊接，焊接引弧時可從接頭的中間部位開始，焊接時焊槍傾角控制在70～80°之間，采取左焊法進行施焊，焊接速度大約在180mm/min，焊接過程中要保證電弧對準接口中心，確保鋸條焊縫兩側得到良好熔合且焊縫成形良好，焊縫余高控制在1～2mm以內，焊道中不能有明顯缺陷。在正面焊接結束后，翻轉鋸條觀察背面是否完全熔透，如果鋸條背面沒有焊透，則需要在鋸條完全冷卻到室溫并將正面多余焊縫金屬打磨平整后再進行背面補焊。在焊接結束時，要確保弧坑飽滿。為確保鋸條邊緣焊縫金屬填充飽滿，可在鋸條邊緣并靠一較厚銅板條以加強熔池凝固速度防止熔池鐵水外流。6.焊后鋸條的修磨成形焊后鋸條的修磨包括兩部分，鋸條焊縫中央和鋸條邊緣及鋸齒。鋸條焊縫中央部分可采用臺砂輪或角磨機將焊縫正反面余高部分打磨清理，確保焊縫部位與鋸條其他部位在外形和厚度上一致。對于鋸條邊緣和鋸齒部分可利用角砂輪打磨修理，保證過渡均勻無缺口。對于鋸齒，由于焊接過程可能損壞或改變鋸齒成分，需要精心修磨鋸齒形狀，可采用鋸齒修磨機。7.缺陷焊點的補焊如果在打磨修理的過程中，發現焊縫存在氣孔或未熔合等焊接缺陷時，需要進行重新補焊，補焊工藝參數同前面一樣，不過在焊接操作技術上需要采用點焊操作。焊接實例：采用NBC-350二氧化碳氣體保護焊機修補焊接450×35×1.8×4斷裂鋸條，焊接電流120A，電壓19V，焊絲直徑1.0mm焊絲為ER50-6,保護氣體為純二氧化碳，流量為10L/min。焊接修復后的鋸條完全可以滿足在弓鋸床對碳鋼材料進行鋸切。本發明的方法亦適用于其它以高速鋼為整體材料制造的工具。表1焊絲ER50-6化學成分表2ER50-6焊絲的熔敷金屬機械性能性能抗拉強度/σb屈服強度/σ0.2延伸率/δ5，(％)≥500MPa≥420MPa≥22表3焊接工藝參數CO2氣體流量焊接電流電弧電壓電源極性焊絲直接噴嘴到工間距離焊接速度15L/min100～120A19～21V直流反接1.0～1.2mm10～15mm80mm/min當前第1頁1 2 3 

　　技術特征：

　　1.一種斷裂高速鋼焊接修復方法，其特征在于包括如下步驟：

　　步驟1.焊接前接頭的準備與清理；

　　步驟2.焊接接頭組對，將清理準備完畢的工件接頭放置在平直銅板條上，并利用夾緊機構將工件、銅板條一并夾持到焊接工作臺上，工件夾持時，保證鋸條對口平整，不能出現錯邊；

　　步驟3.焊材選擇，（1）選擇強韌性較好的焊絲；（2）保護氣體,選用純度符合焊接生產中國家標準要求的二氧化碳氣體，即其純度要求≥99.5%，水蒸氣和酒精含量不超過0.05%；

　　步驟4. 選定焊接工藝參數；

　　步驟5. 具體焊接操作過程：在準備工作就緒后開始引弧焊接，焊接引弧時從接頭的中間部位開始，焊接時焊槍傾角控制在70～80°之間，采取左焊法進行施焊，焊接速度大約在180mm/min，焊接過程中保證電弧對準接口中心，確保工件焊縫兩側得到良好熔合且焊縫成形良好，焊縫余高控制在1～2mm以內，焊道中不能有明顯缺陷；在正面焊接結束后，翻轉工件觀察背面是否完全熔透，如果出現對接間隙背面沒有焊透的情況，則在工件完全冷卻到室溫并將正面多余焊縫金屬打磨平整后再進行背面補焊；在焊接結束時，要確保弧坑飽滿；

　　步驟6.焊后工件的修磨成形：

　　焊后工件的修磨包括兩部分，工件焊縫中央和工件兩邊緣，工件焊縫中央部分采用臺砂輪或角磨機將焊縫正反面余高部分打磨清理，確保焊縫部位與工件其他部位在外形和厚度上一致；對于工件邊緣部分利用角砂輪打磨修理，保證過渡均勻無缺口；

　　步驟7.缺陷焊點的補焊：如果在打磨修理的過程中，發現焊縫存在氣孔或未熔合的焊接缺陷時，需要進行重新補焊，補焊工藝參數同前述一樣，在焊接操作技術上需要采用點焊操作。

　　2.根據權利要求1所述的一種斷裂高速鋼焊接修復方法，其特征在于所述的步驟1-7中的工件為弓鋸條。

　　3.根據權利要求1所述的一種斷裂高速鋼焊接修復方法，其特征在于所述的步驟1中，接頭準備為：如果準備焊接修復的斷口是規則的，將斷口復合；如果斷口是非規則的，利用砂輪切片機將不規則的兩斷口切直，對于斷口處有斷裂塑性變形的，則進行矯正。

　　4.根據權利要求1所述的一種斷裂高速鋼焊接修復方法，其特征在于所述的步驟1中，接頭清理為：對接斷口準備完畢后，將工件接縫正反面附近20～30mm范圍內的氧化物、油污、熔渣及其它有害物質清理干凈；清理時選用臺砂輪或角磨機除銹輪將焊接區域清理使焊接區域露出金屬光澤，然后采用脫脂棉蘸少量丙酮將焊接區擦拭干凈，檢查焊接接頭處表面無其它裂紋、分層、夾雜缺陷。

　　5.根據權利要求1所述的一種斷裂高速鋼焊接修復方法，其特征在于所述的步驟2中，將清理準備完畢的接頭放置在寬度較工件寬度小5mm，厚度為5mm，長度為300mm的平直銅板條上，工件夾持時，保證間隙小于0.5mm。

　　6.根據權利要求1所述的一種斷裂高速鋼焊接修復方法，其特征在于所述的步驟3中，焊絲選取ER50-6；保護氣體為采用氬氣含量為80%的Ar+二氧化碳混合氣體。

　　7.根據權利要求1所述的一種斷裂高速鋼焊接修復方法，其特征在于所述的步驟5中，為確保工件邊緣焊縫金屬填充飽滿，在工件邊緣并靠一銅板條以加強熔池凝固速度防止熔池鐵水外流。

　　技術總結

　　本發明涉及一種斷裂高速鋼焊接修復方法，其包括如下步驟：焊接前接頭的準備與清理，焊接接頭組對，焊材選擇，選定焊接工藝參數，具體焊接操作，焊后工件的修磨成形及缺陷焊點的補焊，本發明提出在鋸條修復焊接中采用電弧加熱集中且焊接熱輸入較少的熔化極氣體電弧焊可有效解決現有焊接技術在高速鋼焊接過程中因焊接熱輸入較大導致接頭脆性區域大，且產生的殘余應力和變形較大導致開裂問題。利用二氧化碳氣體保護焊接的工藝方法，修復高速鋼機用鋸條具有工藝簡單，修復成本低的特點。

　　技術研發人員：蔣應田;單智琦;李帥;宋一吟;吳江華;郭天池;劉宇志;王運玲;李憲臣

　　受保護的技術使用者：遼寧石油化工大學

　　文檔號碼：201710174397

　　技術研發日：2017.03.22

　　技術公布日：2017.06.09