Como soldar carboneto de tungsténio em aço

1. propriedade de soldadura por brasagem: 

O aço para ferramentas inclui normalmente o aço para ferramentas de carbono, o aço para ferramentas de liga e o aço de alta velocidade, enquanto o carboneto cimentado é fabricado através da sinterização de carbonetos (tais como carboneto de volfrâmioTiC, etc.) e metais de ligação (como o Co, etc.) através de pó. A tecnologia de soldadura por brasagem de aço ferramenta e carboneto cimentado ou carboneto de tungsténio é utilizado principalmente no fabrico de ferramentas de corte, moldes, instrumentos de medição e ferramentas mineiras. Este artigo apresenta em pormenor a soldadura de carboneto de tungsténio ou de carboneto cimentado.

O principal problema na soldadura por brasagem de aço para ferramentas é que a sua estrutura e desempenho são facilmente afectados pelo processo de brasagem. Se o processo de soldadura por brasagem for incorreto, é muito fácil causar problemas como o recozimento a alta temperatura, a oxidação e a descarbonetação. Por exemplo, a temperatura de têmpera do aço de alta velocidade W18Cr4V é 1260-1280 ℃. A fim de evitar os problemas acima e garantir a máxima dureza e resistência ao desgaste durante o corte, a temperatura de brasagem deve ser adaptada à temperatura de têmpera.

A propriedade de brasagem do carboneto cimentado é fraca. Isto deve-se ao facto de o teor de carbono do carboneto cimentado ser elevado e de a superfície não limpa conter frequentemente mais carbono livre, o que dificulta a humidade do material de brasagem. Além disso, o carboneto cimentado é facilmente oxidado para formar uma película de óxido à temperatura de brasagem, o que também afecta a humidade do metal de adição de brasagem. Por conseguinte, a limpeza da superfície antes da brasagem é muito importante para melhorar a molhabilidade do metal de adição de brasagem no carboneto cimentado. Se necessário, também podem ser adoptadas medidas como o revestimento de cobre da superfície ou o revestimento de níquel.

Outro problema na brasagem de carboneto cimentado ou na soldadura de carboneto de tungsténio é que a junta é propensa a fissuras. Isto deve-se ao facto de o seu coeficiente de expansão linear ser apenas metade do do aço com baixo teor de carbono. Quando o carboneto cimentado é soldado com o substrato desse aço, gera-se uma grande tensão térmica na junta, resultando na fissuração da mesma. Por conseguinte, ao soldar carboneto cimentado com diferentes materiais, devem ser adoptadas medidas anti-fissuração.

2. materiais de soldadura para brasagem:

(1) Metal de enchimento para brasagem Os enchimentos para brasagem de cobre puro, cobre-zinco e prata-cobre são normalmente utilizados para a brasagem de aço para ferramentas e carboneto cimentado. O cobre puro tem boa molhabilidade para vários carbonetos cimentados, mas precisa de ser soldado numa atmosfera redutora de hidrogénio para obter o melhor efeito. Ao mesmo tempo, devido à elevada temperatura de brasagem, a tensão na junta é grande, resultando numa maior tendência para fissurar. A resistência ao cisalhamento da junta soldada com cobre puro é de cerca de 150MPa e a plasticidade da junta também é elevada, mas não é adequada para trabalhos a altas temperaturas.

O metal de adição para brasagem cobre-zinco é o metal de adição para brasagem mais comummente utilizado para brasagem de aço para ferramentas e carboneto cimentado. Para melhorar a molhabilidade do metal de adição para brasagem e a resistência da junta, são frequentemente adicionados ao metal de adição para brasagem elementos de liga como o Mn, Ni e Fe. Por exemplo, o B-Cu58ZnMn contém 4% w(Mn), o que faz com que a resistência ao cisalhamento da junta soldada de metal duro atinja 300-320MPa à temperatura ambiente: pode ainda manter 220-240MPa a 320°C. A adição de uma pequena quantidade de Co ao B-Cu58ZnMn pode fazer com que a resistência ao cisalhamento da junta soldada atinja 350MPa, e tem alta tenacidade ao impacto e resistência à fadiga, o que melhora significativamente a vida útil das ferramentas de corte e ferramentas de perfuração de rocha.

 O metal de adição para brasagem de prata-cobre tem um baixo ponto de fusão, e a tensão térmica gerada pela junta brasada é pequena, o que é propício para reduzir a tendência de fissuração do carboneto cimentado durante a brasagem. A fim de melhorar a molhabilidade do metal de adição para brasagem e aumentar a resistência e a temperatura de trabalho da junta, são frequentemente adicionados ao metal de adição para brasagem elementos de liga como o Mn e o Ni. Por exemplo, o metal de adição para brasagem B-Ag50CuZnCdNi tem uma excelente molhabilidade no carboneto cimentado, e a junta soldada tem um bom desempenho global.

Para além dos três tipos de material de enchimento para brasagem acima referidos, os materiais de enchimento para brasagem à base de Mn e Ni, tais como B-Mn50NiCuCrCo e B-Ni75CrSiB, podem ser utilizados para carboneto cimentado que trabalhe acima de 500°C e com requisitos de elevada resistência da junta. Para a brasagem de aço de alta velocidade, deve ser selecionado um metal de adição especial para brasagem com uma temperatura de brasagem que corresponda à temperatura de têmpera, como mostra a Tabela 3, este tipo de metal de adição para brasagem está dividido em duas categorias. Uma é o metal de enchimento de brasagem ferromanganês, que é composto principalmente de ferromanganês e bórax. A resistência ao cisalhamento da junta soldada é geralmente de cerca de 100MPa, mas a junta é propensa a fissuras: a outra é uma liga especial de cobre contendo Ni, Fe, Mn e Si. A junta soldada com esta liga não é fácil de fissurar e a sua resistência ao cisalhamento pode ser aumentada para 300MPa.

(2) Fluxo de brasagem e gás de proteção A escolha do fluxo de brasagem deve corresponder ao material de base a ser soldado e ao metal de adição de brasagem selecionado. Na brasagem de aço ferramenta e carboneto cimentado, o fluxo de brasagem utilizado é principalmente bórax e ácido bórico, e alguns fluoretos (KF, NaF, CaF2, etc.) são adicionados. Os metais de enchimento para brasagem cobre-zinco estão equipados com fluxos de brasagem FB301, FB302 e FBl05, e os metais de enchimento para brasagem prata-cobre estão equipados com fluxos de brasagem FBl01~FBl04. Na brasagem de aço de alta velocidade com metais de adição especiais para brasagem, utiliza-se principalmente o fluxo de brasagem de bórax.

Para evitar a oxidação do aço para ferramentas durante o aquecimento da brasagem e para evitar a limpeza após a brasagem, pode ser utilizada a brasagem com proteção gasosa. O gás de proteção pode ser um gás inerte ou um gás redutor, e o ponto de orvalho do gás deve ser inferior a -40°C. O carboneto cimentado pode ser soldado sob proteção de hidrogénio, e o ponto de orvalho do hidrogénio necessário deve ser inferior a -59°C.

3. tecnologia de brasagem:

O aço para ferramentas deve ser limpo antes da brasagem e a superfície maquinada não precisa de ser demasiado lisa para facilitar a humidificação e o espalhamento do metal de adição e do agente de brasagem. A superfície do carboneto cimentado deve ser jato de areia ou polida com carboneto de silício ou mó de diamante antes da brasagem para remover o excesso de carbono na superfície, de modo a poder ser molhada pelo metal de enchimento durante a brasagem. O carboneto cimentado que contém carboneto de titânio é mais difícil de molhar. Revestindo a sua superfície com óxido de cobre ou pasta de óxido de níquel e cozendo-a numa atmosfera redutora para fazer a transição do cobre ou do níquel para a superfície, a molhabilidade do metal de adição para brasagem é melhorada.

A brasagem de aço-carbono para ferramentas é melhor efectuada antes ou ao mesmo tempo que o processo de têmpera. Se a brasagem for efectuada antes do processo de têmpera, a temperatura solidus do metal de adição de brasagem utilizado deve ser superior à gama de temperaturas de têmpera, de modo a que a soldadura ainda tenha uma resistência suficientemente elevada quando reaquecida à temperatura de têmpera e não falhe. Quando a brasagem e a têmpera são realizadas em conjunto, deve ser selecionado um metal de adição de brasagem com uma temperatura de solidificação próxima da temperatura de têmpera. As ligas de aço para ferramentas têm uma vasta gama de composições. O metal de enchimento de brasagem adequado, o processo de tratamento térmico e a tecnologia que combina a brasagem e o processo de tratamento térmico devem ser determinados de acordo com o tipo de aço específico para obter um bom desempenho da junta.

A temperatura de arrefecimento do aço rápido é geralmente mais elevada do que a temperatura de fusão dos metais de enchimento para brasagem prata-cobre e cobre-zinco. Por conseguinte, é necessário extinguir a têmpera antes da brasagem e efetuar a brasagem durante ou após a têmpera secundária. Se a têmpera tiver de ser efectuada após a brasagem, apenas o metal de adição especial para brasagem acima mencionado pode ser utilizado para a brasagem. É mais adequado utilizar um forno de coque para a brasagem de ferramentas de aço rápido. Quando o metal de enchimento de brasagem derreter, retire a ferramenta e pressurize-a imediatamente para espremer o excesso de metal de enchimento de brasagem, depois tempere-a com óleo e tempere-a a 550-570 ℃.

Ao soldar lâminas de metal duro e porta-ferramentas de aço, é aconselhável aumentar a folga de soldadura e aplicar juntas de compensação de plástico na folga de soldadura, e abrandar o arrefecimento após a soldadura para reduzir a tensão de soldadura, evitar fissuras e prolongar a vida útil dos componentes das ferramentas de metal duro. Após a brasagem, o resíduo de fluxo na soldadura deve ser lavado com água quente ou com uma mistura geral de remoção de escória e, em seguida, decapado com uma solução de decapagem adequada para remover a película de óxido na barra de ferramentas de base. No entanto, deve ter-se o cuidado de não utilizar uma solução de ácido nítrico para evitar a corrosão do metal de brasagem.