独立焊接磨齿型双金属带锯条热处理及电阻点焊工艺研究

摘要

双金属带锯条是金属切割加工必备的高效工具，被喻为“工匠之手”，主要用于切割各种钢材和有色金属，具有切割精度高、表面质量好、切割效率高等特点，广泛应用于机械制造、模具加工、轨道交通、航空航天等制造领域。论文针对传统双金属带锯条的生产工艺存在的齿材高速钢利用率低，齿背材整体热处理难以兼顾两者的不同工艺要求的问题，基于独立焊接磨齿新工艺，开展了对新型齿材ASP2051高速钢颗粒的热处理及其后与背材B318高强度钢电阻点焊工艺研究。论文取得的主要研究结果如下：　　(1)通过系列的淬、回火实验研究，探索了ASP2051高速钢的淬火温度及后续回火温度对其组织与性能影响规律，表明淬火温度低于1190℃时，高速钢中的M6C型碳化物不能充分固溶，淬火温度高于1230℃后，会导致晶粒尺寸明显长大。在1210℃淬火温度下，可实现ASP2051钢二次碳化物的充分固溶同时保持较细的晶粒度。回火过程中，回火温度低于570℃时，残余奥氏体无法完全转变，二次碳化物的析出数量也较少，回火温度高于570℃时，会导致M2C碳化物的溶解。在570℃+30min三次回火后，可实现最佳的二次硬化效果，硬度达到902HV。　　(2)通过对比高速钢颗粒镀镍与无镀镍焊接的实验研究，表明镀镍能有效提高颗粒的导电性能，避免高速钢颗粒与电极之间发生电阻放热现象。同时，镀镍可明显减少焊接时焊接接头的空洞及缺陷。　　(3)通过系列焊接实验研究，探索了电阻点焊工艺参数对ASP2051颗粒/B318高强度钢焊接接头性能与失效模式的影响，发现焊接接头在剪切作用下，热输入量决定了其失效模式，当热输入量较低时，焊接界面强度较低为界面断裂，热输入量较高时，高强度钢软化区的强度下降导致热影响区断裂。而当焊接界面强度和软化区强度相近时，为最佳热输入值，焊接接头强度最高。结合正交分析的方式，最佳的焊接工艺为焊接电流900A，焊接压力100N，焊接时间100ms；基于最佳工艺参数，采用焊后的400℃+30min退火工艺，可得到性能均匀、适合与后续加工的焊接接头。

目录

第 1 章 绪 论

1.1 引言

1.2 双金属带锯条

1.2.1 双金属带锯条概述

1.2.2 双金属带锯条材料

1.3 双金属带锯条的焊接

1.3.1 电子束焊

1.3.2 激光焊

1.4 本课题的提出及意义

1.5 本文的主要研究内容

第 2 章 实验工艺及研究方法

2.1 实验原材料

2.1.1 ASP2051 高速工具钢

2.1.2 B318 高强度钢

2.2 实验设备

2.2.1 热处理设备

2.2.2 焊接设备

2.3 热处理工艺制定

2.4 焊接工艺研究方案

2.5 测试与分析方法

2.5.1 力学性能测试

2.5.2 光学显微镜显微组织(OM)观察

2.5.3 综合热分析仪(DSC)分析

2.5.4 扫描电子显微镜(SEM)观察

2.5.5 高速摄影观察

第 3 章 ASP2051 粉末高速钢的热处理工艺研究

3.1 引言

3.2 预热处理

3.3 淬火温度对性能及组织的影响

3.4 回火温度对性能及组织的影响

3.5 本章小结

第 4 章 ASP2051 粉末高速钢与 B318 高强度钢的电阻点焊研究

4.1 引言

4.2 表面镀 Ni 层的影响

4.3 焊接参数对焊接接头的影响

4.3.1 焊接电流的影响

4.3.2 焊接压力的影响

4.3.3 焊接时间的影响

4.4 点焊工艺参数优化

4.4.1 正交试验设计

4.4.2 正交试验结果与分析

4.5 焊后退火

4.6 本章小结

结 论

参考文献

致 谢

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