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摘 要： 焊接车刀是以焊接方式对刀刃部分和刀体部分进行连接的在车床上使用的刀具，通过脱水硼砂，铜片等焊料，经高温熔化，让合金，高速钢等材质刀片与槽型一致的刀杆粘接在一起，以达到机加工作业的使用要求。所谓钎焊是指利用熔点比母材低的填充金属（即钎料），经加热熔化后，利用液态钎料润湿母材，填充接头间隙并与母材相互扩散，实现连接的焊接方法。本文基于作者多年的车刀焊接经验，通过分析可能影响刀具焊接质量的因素，确定其主要因素，并针对刀具焊接质量的主要因素提出改进措施，所有改进措施均在焊接实践和使用实践后得到了效果确认。
关键词： 焊接车刀；火焰钎焊；创新应用
刀具材料性能的优劣是影响加工表面质量、切削效率、刀具寿命的基本因素。刀具材料除具有优良的切削性能外，还应尽可能具有良好的工艺与经济性。目前，在机械加工行业中，车刀是应用最广泛的刀具之一。车刀的切削部分和柄部（即装夹部分）的结合方式主要有整体式、焊接式、机械夹固式和焊接-机械夹固式。本文所述焊接车刀，是指在碳钢刀杆上按刀具几何角度的要求开出刀槽，用焊料将硬质合金刀片焊接在刀槽内，并按所选择的几何参数刃磨后使用的车刀。下面将通过对45号钢刀杆和YT5硬质合金刀头的焊接过程说明火焰钎焊在焊接车刀中的创新应用。
1 该课题中涉及的材料简介
1） 母材：刀杆：45号钢。硬质合金刀头：YT5；硬质合金是以高硬度的难熔金属的碳化物（如TiC、WC、NbC、VC等）为基，加入粘结金属（Co、Ni、Mo、Fe等），通过粉末冶金方法制成的合金材料。它具有极高的硬度和耐磨性能，特别是在高温下，仍能保持其高硬度，
2）钎剂：硼砂；去除氧化膜，改善钎料的润湿性能
3）钎料：HL105；连接母材金属，钎焊接头主要填充物质，HL105（BCu58ZnMn）钎料是硬质合金工具钎焊的最佳钎焊材料之一。
2 焊接原理简介
该焊接方式属于固相连接，他与熔化焊方法不同，钎焊时母材不熔化，采用比母材熔化温度低的钎料，加热温度采取低于母材固相线而高于钎料液相线的一种连接方法。当被连接的零件和钎料加热到钎料熔化，利用液态钎料在母材表面润湿、铺展与母材相互溶解和扩散和在母材间隙中润湿、毛细流动（保证接口装配间隙。间隙一般要求在0.01～0.1毫米之间）、填缝与母材相互溶解和扩散而实现零件间的连接。
3 钎焊过程简介
表面清洗好的工件以搭接型式装配在一起，把钎料放在接头间隙附近或接头间隙之间。当工件与钎料被加热到稍高于钎料熔点温度后，钎料熔化（工件未熔化），并借助毛细管作用被吸入和充满固态工件间隙之间，液态钎料与工件金属相互扩散溶解，冷疑后即形成钎焊接头。
4 刀具损坏原因分析
4.1 刀具损坏的情况
通过对损坏刀具的观察，我们发现刀具被破坏至不能使用，主要是两种情况：一是刀头产生裂纹；二是刀头脱离刀杆。
4.2 刀具损坏的原因分析
1）刀头产生裂纹的主要原因：① 焊接应力因素：硬质合金刀具的焊接，是用焊料将硬质合金刀头焊接在刀杆（材料为45号钢）上。由于钢的线膨胀系数是硬质合金的2～3倍，以及其他物理机械性能存在较大的差异，在焊接过程中，会产生较大的焊接应力，导致刀头在使用初期就会产生裂纹；②焊接温度因素：焊接时加热太快温度太高（特别是刀头局部温度过高），或者是在焊接后冷却速度过快；③刀槽因素：刀槽形状不正确或者刀槽表面不平整，都会使刀头产生裂纹或受力后损坏；④ 刃磨因素：刃磨时刀头受热不均，或者突冷突热都会造成刀头裂纹；
2）刀头脱离刀杆的主要原因：① 焊接操作不当钎料未熔合进去，钎缝中只有少量填充金属，起不到粘连的作用；② 刀杆表面污物未去除干净，杂质影响其毛细作用，粘合不良；③ 使用过程中，温度过高，使钎料熔化，导致刀头脱落
5 影响刀具焊接质量的主要因素
通过对刀具损坏原因分析，确定影响刀具焊接质量的主要因素有：1）焊接温度；2）刀杆刀槽因素；3）刀杆表面因素；4）焊接操作过程；
6 改进措施及创新应用
合理选择焊接工艺参数对提高硬质合金刀具焊接质量具有重要影响。在加热方式、刀槽形式、熔剂、材料等方面确定的情况下，可从以下因素着手，提高焊接质量：
6.1 焊前准备
1）检查硬质合金刀头上是否有油污等异物存在。用汽油、酒精或丙酮清洗；逐件检查刀头不得有肉眼可见裂纹、崩刃等缺陷；
2）保证装配间隙0.01～0.1mm，有利毛细作用；
3）使用焊接工位架如图1所示焊件此种摆放方法其优点：① 利于观察焊件加热时颜色变化；② 易掌握各种角度；③ 辅助焊接人员易控制刀头。
图1
6.2 合理选用焊嘴型号
选用小号焊嘴，容易控制加热温度
6.3 加热火焰
1）火焰类型采用碳化焰。此种火焰明显分为焰心、内焰、外焰三部分，火焰较中性焰柔软，有一定的渗碳作用并防止焊件被氧化，
2）火焰能率。不能太大，太大不能使硬质合金和刀头得到充分的预热而进入高温阶段，由于两母材导热系数判别大，升温速度不一致，致使太焊接应力过大而产生焊接裂纹，同时吹力也大，无法实现毛细作用；也不能太小，太小导致加热速度太慢，不仅会引起焊接表面氧化，降低焊接强度，还会使硬质合金表层发生氧化及断裂。此技能主要是操作技巧，可听声音判别，大约为气割6～8mm钢板时的火焰声音。火焰能率的调节方法：
由大到小：中性焰（大）→减小氧气→出现羽状焰→减小乙炔→调为中性焰（小）。
由小至大：中性焰（小）→加乙炔→羽状焰变大→加氧气→调为中性焰（大）。
3）焊嘴与工件距离：10～15mm。过大不能熔化钎料，过小，将吹跑液态钎料，无法进入焊缝内。
4）钎料与焊缝的夹角。尽量使夹角越小越好，更能将钎料有效的平铺于焊缝之内。
6.4 加热速度
加热速度不易过快也不易过慢，是一个柔性过渡。含C量越低和含TiC量越高及规格大的刀头，焊接加热速度应慢些，反之，应快些。加热至暗红色即可，不能是亮白色，温度过高，易使刀头熔化。
6.5 冷却速度
焊接后的冷却速度对焊接裂纹的产生，也有非常明显的影响。刀杆的硬质合金刀头的热膨胀系数有较大的差异，焊接后在冷却过程中，特别是冷至300℃以下温度时，如果冷却速度太快，迫使刀杆急剧塑性变形，则会导致刀头产生裂纹，为了使焊接后冷却速度不要太快，采取如下措施：
1）焊完后，远距离加热再缓慢将火焰移除；
2）环境温度非常重要，夏天比冬天焊接的刀具更加耐用，原因在于温度梯度较小，冷却速度慢；
3）焊接时，不得用风扇吹，不得在风口、门口进行焊接；
4）焊接完毕，用石棉盖住，或将刀具堆叠在一起，起到缓慢降温的作用。
7 结语
在金属切削过程中，焊接车刀切削部分是在较大的切削压力、较高切削温度以及剧烈摩擦条件下工作的。因此，提高刀具的使用寿命不仅在于焊接过程，通过提高刀具的磨削质量、采用合理的切削速度、改变刀具的使用条件等均具有同等重要的作用。
关键词： 焊接车刀；火焰钎焊；创新应用
刀具材料性能的优劣是影响加工表面质量、切削效率、刀具寿命的基本因素。刀具材料除具有优良的切削性能外，还应尽可能具有良好的工艺与经济性。目前，在机械加工行业中，车刀是应用最广泛的刀具之一。车刀的切削部分和柄部（即装夹部分）的结合方式主要有整体式、焊接式、机械夹固式和焊接-机械夹固式。本文所述焊接车刀，是指在碳钢刀杆上按刀具几何角度的要求开出刀槽，用焊料将硬质合金刀片焊接在刀槽内，并按所选择的几何参数刃磨后使用的车刀。下面将通过对45号钢刀杆和YT5硬质合金刀头的焊接过程说明火焰钎焊在焊接车刀中的创新应用。
1 该课题中涉及的材料简介
1） 母材：刀杆：45号钢。硬质合金刀头：YT5；硬质合金是以高硬度的难熔金属的碳化物（如TiC、WC、NbC、VC等）为基，加入粘结金属（Co、Ni、Mo、Fe等），通过粉末冶金方法制成的合金材料。它具有极高的硬度和耐磨性能，特别是在高温下，仍能保持其高硬度，
2）钎剂：硼砂；去除氧化膜，改善钎料的润湿性能
3）钎料：HL105；连接母材金属，钎焊接头主要填充物质，HL105（BCu58ZnMn）钎料是硬质合金工具钎焊的最佳钎焊材料之一。
2 焊接原理简介
该焊接方式属于固相连接，他与熔化焊方法不同，钎焊时母材不熔化，采用比母材熔化温度低的钎料，加热温度采取低于母材固相线而高于钎料液相线的一种连接方法。当被连接的零件和钎料加热到钎料熔化，利用液态钎料在母材表面润湿、铺展与母材相互溶解和扩散和在母材间隙中润湿、毛细流动（保证接口装配间隙。间隙一般要求在0.01～0.1毫米之间）、填缝与母材相互溶解和扩散而实现零件间的连接。
3 钎焊过程简介
表面清洗好的工件以搭接型式装配在一起，把钎料放在接头间隙附近或接头间隙之间。当工件与钎料被加热到稍高于钎料熔点温度后，钎料熔化（工件未熔化），并借助毛细管作用被吸入和充满固态工件间隙之间，液态钎料与工件金属相互扩散溶解，冷疑后即形成钎焊接头。
4 刀具损坏原因分析
4.1 刀具损坏的情况
通过对损坏刀具的观察，我们发现刀具被破坏至不能使用，主要是两种情况：一是刀头产生裂纹；二是刀头脱离刀杆。
4.2 刀具损坏的原因分析
1）刀头产生裂纹的主要原因：① 焊接应力因素：硬质合金刀具的焊接，是用焊料将硬质合金刀头焊接在刀杆（材料为45号钢）上。由于钢的线膨胀系数是硬质合金的2～3倍，以及其他物理机械性能存在较大的差异，在焊接过程中，会产生较大的焊接应力，导致刀头在使用初期就会产生裂纹；②焊接温度因素：焊接时加热太快温度太高（特别是刀头局部温度过高），或者是在焊接后冷却速度过快；③刀槽因素：刀槽形状不正确或者刀槽表面不平整，都会使刀头产生裂纹或受力后损坏；④ 刃磨因素：刃磨时刀头受热不均，或者突冷突热都会造成刀头裂纹；
2）刀头脱离刀杆的主要原因：① 焊接操作不当钎料未熔合进去，钎缝中只有少量填充金属，起不到粘连的作用；② 刀杆表面污物未去除干净，杂质影响其毛细作用，粘合不良；③ 使用过程中，温度过高，使钎料熔化，导致刀头脱落
5 影响刀具焊接质量的主要因素
通过对刀具损坏原因分析，确定影响刀具焊接质量的主要因素有：1）焊接温度；2）刀杆刀槽因素；3）刀杆表面因素；4）焊接操作过程；
6 改进措施及创新应用
合理选择焊接工艺参数对提高硬质合金刀具焊接质量具有重要影响。在加热方式、刀槽形式、熔剂、材料等方面确定的情况下，可从以下因素着手，提高焊接质量：
6.1 焊前准备
1）检查硬质合金刀头上是否有油污等异物存在。用汽油、酒精或丙酮清洗；逐件检查刀头不得有肉眼可见裂纹、崩刃等缺陷；
2）保证装配间隙0.01～0.1mm，有利毛细作用；
3）使用焊接工位架如图1所示焊件此种摆放方法其优点：① 利于观察焊件加热时颜色变化；② 易掌握各种角度；③ 辅助焊接人员易控制刀头。
图1
6.2 合理选用焊嘴型号
选用小号焊嘴，容易控制加热温度
6.3 加热火焰
1）火焰类型采用碳化焰。此种火焰明显分为焰心、内焰、外焰三部分，火焰较中性焰柔软，有一定的渗碳作用并防止焊件被氧化，
2）火焰能率。不能太大，太大不能使硬质合金和刀头得到充分的预热而进入高温阶段，由于两母材导热系数判别大，升温速度不一致，致使太焊接应力过大而产生焊接裂纹，同时吹力也大，无法实现毛细作用；也不能太小，太小导致加热速度太慢，不仅会引起焊接表面氧化，降低焊接强度，还会使硬质合金表层发生氧化及断裂。此技能主要是操作技巧，可听声音判别，大约为气割6～8mm钢板时的火焰声音。火焰能率的调节方法：
由大到小：中性焰（大）→减小氧气→出现羽状焰→减小乙炔→调为中性焰（小）。
由小至大：中性焰（小）→加乙炔→羽状焰变大→加氧气→调为中性焰（大）。
3）焊嘴与工件距离：10～15mm。过大不能熔化钎料，过小，将吹跑液态钎料，无法进入焊缝内。
4）钎料与焊缝的夹角。尽量使夹角越小越好，更能将钎料有效的平铺于焊缝之内。
6.4 加热速度
加热速度不易过快也不易过慢，是一个柔性过渡。含C量越低和含TiC量越高及规格大的刀头，焊接加热速度应慢些，反之，应快些。加热至暗红色即可，不能是亮白色，温度过高，易使刀头熔化。
6.5 冷却速度
焊接后的冷却速度对焊接裂纹的产生，也有非常明显的影响。刀杆的硬质合金刀头的热膨胀系数有较大的差异，焊接后在冷却过程中，特别是冷至300℃以下温度时，如果冷却速度太快，迫使刀杆急剧塑性变形，则会导致刀头产生裂纹，为了使焊接后冷却速度不要太快，采取如下措施：
1）焊完后，远距离加热再缓慢将火焰移除；
2）环境温度非常重要，夏天比冬天焊接的刀具更加耐用，原因在于温度梯度较小，冷却速度慢；
3）焊接时，不得用风扇吹，不得在风口、门口进行焊接；
4）焊接完毕，用石棉盖住，或将刀具堆叠在一起，起到缓慢降温的作用。
7 结语
在金属切削过程中，焊接车刀切削部分是在较大的切削压力、较高切削温度以及剧烈摩擦条件下工作的。因此，提高刀具的使用寿命不仅在于焊接过程，通过提高刀具的磨削质量、采用合理的切削速度、改变刀具的使用条件等均具有同等重要的作用。