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[原创共享] 刀具焊接个人实践和理论建议

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  • TA的每日心情
    难过
    2015-8-19 18:50
  • 签到天数: 62 天

    [LV.6]常住居民II

    发表于 2022-3-31 14:03 | 显示全部楼层 |阅读模式
    一、概要
    做刀的类型和过程分很多种类,有很多步骤。我突然发现,关于常见刀具用钢的焊接这一块,缺乏相关的帖子。

    在我的经验和认知里,很多刀具都会有焊接这个步骤。
    比如:
    1、批量生产带一体刀枕/指撑/护手(各种叫法)的。
    2、刃口钢材和刀背钢材焊接的,分两种钢板焊接成型、刃口单独熔覆高硬度耐磨合金。
    3、刀柄焊接加长的。

    第一种是批量厨刀非常常见的,刀身使用刀具用钢材,手柄使用不锈钢,两者焊接成型,然后穿入或者贴上手柄。
    第二种是较少见的批量厨刀,仅仅在刃口使用一定宽度的刀具用钢材,刀背手柄等使用不锈钢。额外的一种是直接在不锈钢刃口熔覆高硬度合金材料。
    第三种是刀友、刀匠最常见的。在刀根之后,焊接一段普通钢材,节省昂贵材料的使用。
    其实还有第四种,就是刀身断裂、崩刀的焊接修复,不过这种刀友是很少会去修复的。

    我写这个帖子,有我自身加强记忆的想法。同时,鉴于我个人水平有限,见识不足,很可能帖子内会出现错误内容,如果您看见,欢迎批评建议。
    帖子简单的写,以方便实践操作为准。随着学习的深入,有些错误可能在以后我才能发现,还请体谅。感谢。

    二、焊接中最怕的事情和导致因素
    焊接希望的效果本质是无伤增加材料或者拼合材料,在“无伤”的前提下,能最大化的提高焊接的综合性能,是最好的。
    所以,第一个大问题就是“无伤”。也就是避免产生裂纹。

    焊接裂纹的分类有很多种方法,但是仅仅以常见做刀来说,肉眼最快可见的,分为两类。
    1、焊后裂纹
    焊接冷却后不久(数秒钟到数十天不等),或者冷却过程中开裂,是最快最显眼的,大多数情况,制作者会打磨一下重新修补一下。

    2、热后裂纹
    焊接之后并没有裂纹,但是热处理之后发现开裂。刀友刀匠少部分先焊接再热处理,会有这样的事情发生。

    两种裂纹原理不同,详细引用书籍内容会导致帖子难以阅读。我就只大概写出来,方便大家分辨有这么个情况。

    三、实际操作的共同点/必须点
    首先不管这个刀钢的分类,在操作中都会有几个共同点/必须点。

    1、预热
    对两个被焊接物体的充分预热。碳含量越高、合金含量越高,预热温度越高,常见做刀的钢一般不超过400℃,一般也不低于250℃。

    2、焊后缓冷然后加热
    焊接完成之后,避免风吹或者极冷。因为常见刀具焊接之后不到秒秒就凉黑了。所以焊接之后,立马放入加热设备内,200℃不低于2小时。

    3、焊材塑性好、杂质低
    焊材的塑性一般可以参考官方说明,塑性越高越好。常见指标为伸长率。
    有害杂质越低越好,低氢、低硫、低磷等。
    常见使用奥氏体焊材,低氢类型。

    4、低热量输入
    一般加工最常见的是氩弧焊,焊接请勿大电流持续大面积焊接。
    ①建议正极接法
    ②建议使用带有脉冲功能的焊机

    5、对接坡口
    薄板可以不用开坡口,厚板对接,坡口请正反面一致,焊接也是正反面均匀对称,减少不均匀应力。
    坡口以满足焊接深度为准,不是越大越好,反而是满足焊接下越小越好。

    6、焊接工艺细节
    无它,保证焊口无质量问题下,越快越好。

    7、对接钢材的要求
    ①塑性越高越好,强度越低越好
    ②材料有害元素及其杂质越低越好
    ③焊接性越优秀越好
    常见有304不锈钢、Q235类结构钢。一般来说,类似Q235类低碳低合金低强度钢,和常见刀钢一起焊接的焊接特性会更好一些,但是失去了防锈能力,仅仅适合内部穿心延长使用。

    8、余量控制
    在厚度、宽度等焊接位置,留出足够多的磨削余量,方便去除例如脱碳等不良问题。

    四、不同热处理状态的焊接区别
    一般情况下,参考第三类目下做好,基本很少会开裂。但是钢材会有不同热处理的状态,例如退火、淬火,所以有些后处理是有区别的。

    ①未热处理
    焊接之后,以刀具钢材为准,进行退火/正火处理。淬火处理时,如能避免焊缝长时间、高温加热为最好。因为焊缝热影响区部分在焊接时,已产生的部分有害组织不能因退火完全消除,再次正常淬火有开裂风险。
    钢材未热处理下,完成整个流程、并且焊缝不经长时间高温加热淬火影响,其焊口的综合性能均衡且较高。

    ②已热处理
    焊接之后,以刀具钢材回火温度为准,再次回火处理。

    ③未热处理,偷巧的工序
    焊接之后,去应力退火,淬火时焊缝不加热。
    这种焊缝综合性能一般情况下介于①②中间,也就是较低的强度、较高的塑性。生产上较低的成本和周期,较低的裂纹率。

    五、部分操作说明
    以上只是以实际操作为主,原理涉及太多太广,三言两语很难描述清楚。

    总体而言,塑性是一个很重要的因素。预热、回火、焊材选用、辅材(非刀身用钢)选用、焊接细节等都是为了更多的塑性要求。
    包括焊缝液态向固态转变的微观过程等,都需要考虑塑性的影响。
    因为焊接的结晶过程、热影响区域等都会产生各种拉应力等,如果材料偏脆,就很容易拉出微观裂纹,微观裂纹后续又容易扩展成大的裂纹。

    而焊后保温、低氢焊丝等,主要是降低氢的有害作用。当然还有有害元素也需要控制,有害元素会导致塑性的大幅度降低。

    回火主要是去除部分淬火等应力。常见刀具用钢,焊接之后,不管是否热处理,都容易出现淬火及过烧、过热、粗大晶粒等不良组织,如果不及时回火,很容易在这些地方产生裂纹。

    六、其他说明
    1、我就是瞎焊,为什么从没裂过?
    良好的工艺工序,是保证良品率的基础,制作100个刀,和制作100万个刀,结果并不一样。以上操作是尽力提高焊缝质量。如果您认为随便焊接就保证100%良品率,那我只能说您见的少,没有见过焊接导致的失效件。焊接本身也是一门学科,如果随便搞搞都能ok,那焊接就算不上一门专门的学问。况且,大家焊个刀子,还没有用探伤仪、更没有用力学仪器批量检测过,仅凭肉眼看着不断就是合格按严格意义来说就是验收标准足够低。

    2、刀身断裂的修复
    刀身断裂确实可以通过焊接、打磨,将外形修复好,但是难以将性能恢复到全新的状态。如果非常喜欢,并且后续不会高强度使用,可以参考上述过程。厚的刀具,需要多层焊接,注意事项如下:
    ①超级厚的例如斧子,开好坡口之后,先用高延展性焊丝多层焊接,每层焊接之后,待温度下降到无光状态之后,根据厚薄不同冷却时间不同,再继续第二层焊接。
    ②最好表面层,可以使用和刀具钢一样的材料焊丝,进行焊接,以获得足够的表面硬度,如果不需要表面硬度,继续使用原焊丝。
    ③焊接之后回火处理。

    3、刀口熔覆类焊接
    这个以后介绍吧,这个说太细致得罪太多的商家。。。

    七、结尾
    以上内容,基于我看到的失效件、我自己的失败件、现场偷师学艺、书籍内容等拼凑出来。可能会有错误,还请多多指教,谢谢。

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  • TA的每日心情
    开心
    2020-7-6 11:49
  • 签到天数: 76 天

    [LV.6]常住居民II

    发表于 2022-3-31 14:28 来自手机 | 显示全部楼层
    不明觉厉,是不是最近要出焊刀胚子了?
  • TA的每日心情
    开心
    2020-6-26 09:35
  • 签到天数: 841 天

    [LV.10]以坛为家III

    发表于 2022-3-31 23:25 来自手机 | 显示全部楼层
    兔子脑袋01 发表于 2022-03-31 14:28
    不明觉厉,是不是最近要出焊刀胚子了?

    哈哈哈哈哈……

    该用户从未签到

    发表于 2022-4-1 07:20 来自手机 | 显示全部楼层
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