タングステンカーバイドを鋼に溶接する方法

1.ろう付け溶接性 

工具鋼には通常、炭素工具鋼、合金工具鋼、高速度鋼が含まれる。 ウォルフラムカーバイドTiCなど）と粉末を介して金属（Coなど）を接合する。工具鋼と超硬合金または超硬合金と工具鋼のろう付け溶接技術。 炭化タングステン の製造に主に使用される。 切削工具, カビ測定ツール 鉱山機械.この記事では、超硬合金または超硬合金の溶接について詳しく紹介する。

工具鋼のろう付け溶接における主な問題は、その構造や性能がろう付けプロセスによって影響を受けやすいことである。ろう付け溶接工程が不適切であると、高温焼鈍、酸化、脱炭などの問題を引き起こしやすい。例えば、高速度鋼W18Cr4Vの焼入れ温度は1260～1280℃である。上記のような問題を回避し、切削時の硬度や耐摩耗性を最大限に確保するためには、ろう付け温度を焼入れ温度に合わせる必要がある。

超硬合金のろう付け性は悪い。これは、超硬合金の炭素含有量が高く、未洗浄の表面には遊離炭素が多く含まれることが多いため、ろう材の濡れ性が阻害されるためである。また、超硬合金はろう付け温度で容易に酸化して酸化皮膜を形成するため、ろう材の濡れ性にも影響を及ぼす。そのため、超硬合金へのろうの濡れ性を向上させるためには、ろう付け前の表面清浄化が非常に重要である。必要であれば、表面銅めっきやニッケルめっきなどの対策も講じることができる。

超硬ろう付けや超硬溶接におけるもうひとつの問題は、接合部に亀裂が入りやすいことである。線膨張係数が低炭素鋼の半分しかないためである。このような鋼の素地に超硬合金をろう付けすると、接合部に大きな熱応力が発生し、接合部に割れが生じる。したがって、超硬合金を異種材料とろう付けする場合は、割れ防止対策を講じる必要がある。

2.ろう付け溶接材料

(1)ろう材 工具鋼や超硬合金のろう付けには、通常純銅、銅-亜鉛、銀-銅ろうが使用される。純銅は各種超硬合金に対して良好な濡れ性を有するが、最良の効果を得るためには水素還元雰囲気中でろう付けする必要がある。同時に、ろう付け温度が高いため、接合部の応力が大きくなり、割れが発生しやすくなる。純銅ろう付け接合部のせん断強度は150MPa程度で、接合部の塑性変形も大きいが、高温作業には適さない。

銅-亜鉛ろうは、工具鋼および超硬合金のろう付けに最も一般的に使用されるろう材である。ろうの濡れ性や接合部の強度を向上させるため、Mn、Ni、Feなどの合金元素が添加されることが多い。例えば、B-Cu58ZnMnは4% w(Mn)を含み、超硬合金ろう付け継手のせん断強度を室温で300～320MPaにする。B-Cu58ZnMnに少量のCoを添加すると、ろう付け接合部のせん断強度を350MPaに達することができ、高い衝撃靭性と疲労強度を有し、切削工具や削岩工具の寿命を大幅に向上させる。

 銀銅ろうは融点が低く、ろう付け継手から発生する熱応力が小さいため、ろう付け時の超硬合金の割れ傾向を抑制することができる。ろう材の濡れ性を向上させ、接合部の強度と加工温度を高めるために、ろう材にはMnやNiなどの合金元素が添加されることが多い。例えば、B-Ag50CuZnCdNiろう材は超硬合金に対する濡れ性が良好であり、ろう付け継手の総合性能も良好である。

500℃以上で高い接合強度が要求される超硬合金のろう付けには、上記3種類のろう材に加えて、B-Mn50NiCuCrCo、B-Ni75CrSiBなどのMn系およびNi系ろう材が使用できる。高速度鋼のろう付けには、表3に示すように、焼入れ温度に見合うろう付け温度を持つ特殊なろうを選択する必要があり、この種のろうは2つのカテゴリーに分けられる。ひとつはフェロマンガンろうで、フェロマンガンとホウ砂を主成分とする。ろう付け接合部のせん断強度は一般に約100MPaだが、接合部にクラックが入りやすい。もうひとつは、Ni、Fe、Mn、Siを含む特殊銅合金。これをろう付けした接合部はクラックが入りにくく、せん断強度は300MPaまで高めることができる。

(2)ろう材およびシールドガス ろう材は、溶接する母材および選択するろう材に合わせて選択する。工具鋼と超硬合金をろう付けする場合、使用されるろう材は主にホウ砂とホウ酸であり、一部は超硬合金である。 フッ化物 (KF、NaF、CaF2など）を添加する。銅-亜鉛ろうにはFB301、FB302、FBl05、銀-銅ろうにはFBl01～FBl04が使用される。高速度鋼を特殊ろう材でろう付けする場合は、主にホウ砂ろうが使用される。

ろう付け加熱中の工具鋼の酸化を防止し、ろう付け後の洗浄を避けるため、ガスシールドブレージングを使用することができる。シールドガスは不活性ガスでも還元性ガスでもよく、その露点は-40℃以下が要求される。超硬合金は水素保護下でろう付けでき、必要な水素の露点は-59℃以下でなければならない。

3.ろう付け技術：

工具鋼はろう付け前に洗浄する必要があり、ろうやろう材が濡れ拡がりやすくするため、加工表面はあまり平滑である必要はない。超硬合金の表面は、ろう付け前に炭化ケイ素またはダイヤモンド砥石でサンドブラストまたは研磨し、表面の余分なカーボンを除去して、ろう付け中にろう材が濡れるようにする必要がある。炭化チタンを含む超硬合金は濡れにくい。表面に酸化銅または酸化ニッケルペーストを塗布し、還元雰囲気中で焼成して銅またはニッケルを表面に移行させることにより、ろうの濡れ性が向上する。

炭素工具鋼のろう付けは、焼入れ工程の前ま たは同時に行なうのが最適である。ろう付 けを焼入れ工程の前に行なう場合、使用する ろうの固相線温度は焼入れ温度範囲より高く、焼入れ 温度まで再加熱しても溶接部が破損しないよう十分 な強度を持つようにする必要がある。ろう付けと焼入れを同時に行なう場合、固相温 度が焼入れ温度に近いろうを選択すべきである。合金工具鋼の成分範囲は広い。良好な接合性能を得るためには、鋼種に応じて適切なろう材、熱処理工程およびろう付けと熱処理工程を組み合わせた技術を決定する必要がある。

高速度鋼の焼入れ温度は一般に、銀-銅ろうや銅-亜鉛ろうの溶融温度より高い。そのため、ろう付け前に焼入れを行い、二次焼戻し中または二次焼戻し後にろう付けを行う必要がある。ろう付け後に急冷しなければならない場合は、前述の特殊ろうしかろう付けに使用できない。高速度鋼工具のろう付けには、コークス炉を使用するのがより適切である。ろうが溶融したら工具を取り出し、直ちに加圧して余分なろうを絞り出し、油焼入れした後、550～570℃で焼戻しする。

超硬ブレードと鋼製ツールホルダーをろう付けする場合は、ろう付けギャップを大きくし、ろう付けギャップにプラスチック補償ガスケットを適用し、ろう付け応力を軽減し、亀裂を防止し、超硬工具部品の耐用年数を延ばすために、溶接後の冷却を遅くすることが望ましい。ろう付け後、溶接部上のフラックス残渣を温水または一般的なスラグ除去混合液で洗浄し、適切な酸洗液で酸洗してベースツールバー上の酸化皮膜を除去する。ただし、ろう材の腐食を防ぐため、硝酸溶液は使用しないよう注意する。