Jak spawać węglik wolframu ze stalą

1. właściwość spawania lutem twardym: 

Stal narzędziowa zwykle obejmuje węglową stal narzędziową, stopową stal narzędziową i stal szybkotnącą, podczas gdy węglik spiekany jest wytwarzany przez spiekanie węglików (takich jak węglik wolframu, TiC itp.) i metali wiążących (takich jak Co itp.) za pomocą proszku. Technologia lutowania twardego stali narzędziowej i węglika spiekanego lub węglik wolframu jest stosowany głównie w produkcji narzędzia tnące, formynarzędzia pomiarowe i narzędzia górnicze. W tym artykule szczegółowo przedstawiono spawanie węglika wolframu lub węglika spiekanego.

Głównym problemem podczas lutowania stali narzędziowej jest to, że proces lutowania łatwo wpływa na jej strukturę i wydajność. Jeśli proces lutowania twardego jest nieprawidłowy, bardzo łatwo jest spowodować problemy, takie jak wyżarzanie w wysokiej temperaturze, utlenianie i odwęglanie. Przykładowo, temperatura hartowania stali szybkotnącej W18Cr4V wynosi 1260-1280 ℃. Aby uniknąć powyższych problemów i zapewnić maksymalną twardość i odporność na zużycie podczas cięcia, temperatura lutowania musi być dostosowana do temperatury hartowania.

Właściwości lutownicze węglika spiekanego są słabe. Dzieje się tak, ponieważ zawartość węgla w węgliku spiekanym jest wysoka, a nieoczyszczona powierzchnia często zawiera więcej wolnego węgla, co utrudnia zwilżanie lutowanego materiału. Ponadto, węglik spiekany łatwo ulega utlenieniu, tworząc warstwę tlenku w temperaturze lutowania, co również wpływa na zwilżanie spoiwa lutowniczego. Dlatego też czyszczenie powierzchni przed lutowaniem jest bardzo ważne dla poprawy zwilżalności spoiwa lutowniczego na węgliku spiekanym. W razie potrzeby można również zastosować środki takie jak miedziowanie lub niklowanie powierzchni.

Innym problemem związanym z lutowaniem twardym węglików spiekanych lub spawaniem węglików wolframu jest podatność złącza na pękanie. Wynika to z faktu, że współczynnik rozszerzalności liniowej jest tylko o połowę niższy niż w przypadku stali niskowęglowej. Gdy węglik spiekany jest lutowany z podłożem z takiej stali, w złączu generowane jest duże naprężenie termiczne, co powoduje pękanie złącza. Dlatego podczas lutowania węglika spiekanego z różnymi materiałami należy podjąć środki zapobiegające pękaniu.

2. materiały do lutowania twardego:

(1) Wypełniacze lutownicze Czysta miedź, miedź-cynk i srebro-miedź są zwykle używane do lutowania stali narzędziowej i węglików spiekanych. Czysta miedź ma dobrą zwilżalność dla różnych węglików spiekanych, ale musi być lutowana w atmosferze redukującej wodór, aby osiągnąć najlepszy efekt. Jednocześnie, ze względu na wysoką temperaturę lutowania, naprężenia w złączu są duże, co powoduje zwiększoną tendencję do pękania. Wytrzymałość na ścinanie złącza lutowanego czystą miedzią wynosi około 150 MPa, a plastyczność złącza jest również wysoka, ale nie nadaje się ono do pracy w wysokich temperaturach.

Miedziowo-cynkowy spoiwo lutownicze jest najczęściej stosowanym spoiwem lutowniczym do lutowania stali narzędziowej i węglika spiekanego. Aby poprawić zwilżalność spoiwa lutowniczego i wytrzymałość połączenia, do spoiwa lutowniczego często dodaje się pierwiastki stopowe, takie jak Mn, Ni i Fe. Na przykład, B-Cu58ZnMn zawiera 4% w(Mn), co sprawia, że wytrzymałość na ścinanie złącza lutowanego węglikiem spiekanym osiąga 300-320 MPa w temperaturze pokojowej: może nadal utrzymywać 220-240 MPa w temperaturze 320°C. Dodanie niewielkiej ilości Co do B-Cu58ZnMn może sprawić, że wytrzymałość na ścinanie lutowanego złącza osiągnie 350 MPa, a także ma wysoką udarność i wytrzymałość zmęczeniową, co znacznie poprawia żywotność narzędzi skrawających i narzędzi do wiercenia w kamieniu.

 Srebrno-miedziany spoiwo lutownicze ma niską temperaturę topnienia, a naprężenie termiczne generowane przez lutowane złącze jest niewielkie, co sprzyja zmniejszeniu tendencji do pękania węglika spiekanego podczas lutowania. W celu poprawy zwilżalności spoiwa lutowniczego oraz zwiększenia wytrzymałości i temperatury roboczej złącza, do spoiwa lutowniczego często dodaje się pierwiastki stopowe, takie jak Mn i Ni. Na przykład, spoiwo lutownicze B-Ag50CuZnCdNi ma doskonałą zwilżalność węglika spiekanego, a połączenie lutowane ma dobrą kompleksową wydajność.

Oprócz powyższych trzech rodzajów wypełniaczy lutowniczych, do lutowania węglików spiekanych pracujących w temperaturach powyżej 500°C i wymagających wysokiej wytrzymałości połączeń można stosować wypełniacze lutownicze na bazie Mn i Ni, takie jak B-Mn50NiCuCrCo i B-Ni75CrSiB. Do lutowania twardego stali szybkotnącej należy wybrać specjalny spoiwo lutownicze o temperaturze lutowania odpowiadającej temperaturze hartowania, jak pokazano w tabeli 3, ten rodzaj spoiwa lutowniczego jest podzielony na dwie kategorie. Jedną z nich jest ferromanganowy metal lutowniczy, który składa się głównie z ferromanganu i boraksu. Wytrzymałość na ścinanie lutowanego złącza wynosi zwykle około 100 MPa, ale złącze jest podatne na pęknięcia: drugi to specjalny stop miedzi zawierający Ni, Fe, Mn i Si. Lutowane nim połączenie nie jest łatwe do pęknięcia, a jego wytrzymałość na ścinanie można zwiększyć do 300 MPa.

(2) Topnik lutowniczy i gaz osłonowy Wybór topnika lutowniczego powinien być dopasowany do spawanego materiału podstawowego i wybranego spoiwa lutowniczego. Podczas lutowania stali narzędziowej i węglika spiekanego, topnikiem lutowniczym jest głównie boraks i kwas borowy, a niektóre fluorki (KF, NaF, CaF2 itp.). Miedziano-cynkowe spoiwa lutownicze są wyposażone w topniki lutownicze FB301, FB302 i FBl05, a srebrno-miedziane spoiwa lutownicze są wyposażone w topniki lutownicze FBl01~FBl04. Podczas lutowania stali szybkotnącej specjalnymi spoiwami lutowniczymi stosuje się głównie topnik boraksowy.

Aby zapobiec utlenianiu stali narzędziowej podczas lutowania i uniknąć czyszczenia po lutowaniu, można zastosować lutowanie w osłonie gazowej. Gaz osłonowy może być gazem obojętnym lub redukującym, a punkt rosy gazu musi być niższy niż -40°C. Węglik spiekany może być lutowany pod osłoną wodoru, a punkt rosy wymaganego wodoru powinien być niższy niż -59°C.

3. technologia lutowania:

Stal narzędziowa musi zostać oczyszczona przed lutowaniem, a obrabiana powierzchnia nie musi być zbyt gładka, aby ułatwić zwilżanie i rozprowadzanie spoiwa lutowniczego i środka lutowniczego. Powierzchnia węglika spiekanego powinna być piaskowana lub polerowana węglikiem krzemu lub ściernicą diamentową przed lutowaniem w celu usunięcia nadmiaru węgla z powierzchni, tak aby mogła być zwilżona przez spoiwo lutownicze podczas lutowania. Węglik spiekany zawierający węglik tytanu jest trudniejszy do zwilżenia. Nałożenie na powierzchnię pasty z tlenku miedzi lub niklu i wypalenie jej w atmosferze redukującej, aby miedź lub nikiel przeszły na powierzchnię, zwiększa zwilżalność spoiwa lutowniczego.

Lutowanie węglowej stali narzędziowej najlepiej jest wykonywać przed lub w tym samym czasie co proces hartowania. Jeśli lutowanie twarde jest wykonywane przed procesem hartowania, temperatura ciała stałego użytego spoiwa lutowniczego powinna być wyższa niż zakres temperatur hartowania, tak aby spoina nadal miała wystarczająco wysoką wytrzymałość po ponownym podgrzaniu do temperatury hartowania i nie uległa uszkodzeniu. Gdy lutowanie i hartowanie są wykonywane razem, należy wybrać spoiwo lutownicze o temperaturze krzepnięcia zbliżonej do temperatury hartowania. Stopowa stal narzędziowa ma szeroki zakres składu. Odpowiednie spoiwo lutownicze, proces obróbki cieplnej i technologia łącząca lutowanie i proces obróbki cieplnej powinny być określone zgodnie z konkretnym typem stali, aby uzyskać dobrą wydajność połączenia.

Temperatura hartowania stali szybkotnącej jest zazwyczaj wyższa niż temperatura topnienia lutów srebrno-miedzianych i miedziano-cynkowych. Dlatego konieczne jest hartowanie przed lutowaniem i lutowanie podczas lub po wtórnym odpuszczaniu. Jeśli hartowanie musi być wykonane po lutowaniu, do lutowania można użyć tylko wyżej wymienionego specjalnego spoiwa lutowniczego. Do lutowania narzędzi ze stali szybkotnącej lepiej jest użyć pieca koksowniczego. Gdy spoiwo lutownicze stopi się, należy wyjąć narzędzie i natychmiast podnieść ciśnienie, aby wycisnąć nadmiar spoiwa lutowniczego, następnie schłodzić je olejem, a następnie odpuścić w temperaturze 550-570 ℃.

Podczas lutowania ostrzy z węglików spiekanych i stalowych uchwytów narzędziowych zaleca się zwiększenie szczeliny lutowniczej i zastosowanie plastikowych uszczelek kompensacyjnych w szczelinie lutowniczej oraz powolne chłodzenie po spawaniu, aby zmniejszyć naprężenia lutownicze, zapobiec pęknięciom i wydłużyć żywotność elementów narzędzi z węglików spiekanych. Po lutowaniu pozostałości topnika na spawanym elemencie należy umyć gorącą wodą lub ogólną mieszanką do usuwania żużla, a następnie wytrawić odpowiednim roztworem do wytrawiania, aby usunąć warstwę tlenku na podstawowym pręcie narzędzia. Należy jednak uważać, aby nie użyć roztworu kwasu azotowego, aby zapobiec korozji lutowanego metalu.