كيفية لحام كربيد التنغستن؟

    يتم استخدام منتجات كربيد التنغستن في العديد من التطبيقات، بما في ذلك أدوات القطع والحفر واللكم والعديد من التطبيقات الأخرى. يوفر الكربيد الأسمنتي مقاومة فائقة للتآكل ويطيل عمر أدوات القطع والتآكل المتنوعة هذه. نظرًا لأن مكونه الرئيسي هو التنغستن، وهو مورد نادر وغير متجدد، فإن سعر الكربيد الأسمنتي مرتفع نسبيًا. بالإضافة إلى ذلك، يتمتع الكربيد الأسمنتي بصلابة عالية نسبيًا، وقوة انحناءه أقل بكثير من المعادن الأخرى، مثل الفولاذ. لهذين السببين، يجب ربط الكربيد الأسمنتي بالمعادن الأخرى بطرق مختلفة، مثل التوصيلات الملولبة، والتثبيت، واللحام. تتحدث هذه المقالة عن كيفية لحام كربيد التنغستن على معادن أخرى.

1. ما هو كربيد التنغستن؟

    كربيد التنغستن (WC)، والذي يشار إليه أيضًا باسم كربيد الأسمنت، هو مادة مركبة يتم تصنيعها من خلال عملية تسمى تعدين المساحيق. يتم خلط مسحوق المرحاض مع معدن رابط، عادةً ما يكون من الكوبالت أو النيكل، ويتم ضغطه في أداة التشكيل، ثم تلبيده في الفرن. يشير المصطلح "أسمنتي" إلى جزيئات كربيد التنغستن التي يتم التقاطها في المادة الرابطة المعدنية و"تثبيتها" معًا، لتشكل رابطة معدنية بين جزيئات كربيد التنغستن والمادة الرابطة (WC-Co)، في عملية التلبيد. تشير صناعة الكربيد الأسمنتي عادة إلى هذه المادة باسم "كربيد" ببساطة، على الرغم من استخدام مصطلحي كربيد التنغستن وكربيد الأسمنت بالتبادل.  يُظهر الكربيد قوة ضغط عالية، ويقاوم الانحراف، ويحتفظ بقيم صلابته عند درجات حرارة عالية، وهي خاصية فيزيائية مفيدة بشكل خاص في تطبيقات قطع المعادن. 

2 . نقطتان لضمان النجاح في لحام كربيد التنغستن

أ- إدارة الضغوط الناجمة عن التوسع التفاضلي

ب. معدلات انكماش المواد الأم وترطيب الكربيد بواسطة سبيكة النحاس

    أثناء التسخين والتبريد، عادةً ما يتمدد المعدن الأساسي وينكمش بمعدل أعلى من الكربيد.  يتمتع كربيد التنغستن بمعدل تمدد حراري يبلغ حوالي 1/3 إلى 1/2 معدل التمدد الحراري للفولاذ.  عندما تبرد المجموعة النحاسية، قد يتراكم الإجهاد المتبقي داخل الكربيد.  يوصى دائمًا بالتبريد الموحد البطيء للكربيد لتجنب الإجهاد والتكسير المحتمل. لا ينصح بالتبريد لأنه يمكن أن يسبب تشققات في الكربيدات بسبب الانكماش السريع للمعدن الأساسي الأصلي.

3. كيفية اختيار سبائك النحاس

    من الصعب أن يبلل كربيد التنغستن. تُستخدم عادةً سبائك النحاس الفضية مع إضافات صغيرة من النيكل (Ni) في لحام الكربيدات بالفولاذ. بالطبع، يجب أن يكون كل من الكربيد والفولاذ نظيفين حتى تتمكن سبيكة النحاس المنصهرة من تبليل أسطح التزاوج تمامًا. من الضروري طحن سطح الكربيد لإنشاء سطح نظيف للنحاس. يتميز الطحن أيضًا بميزة تسطيح تضاريس سطح الكربيد، مما يمكن أن يساعد في ترطيب والتصاق سبائك النحاس. وبالمثل، يجب تنظيف المكونات الفولاذية لإزالة أي شحوم أو زيوت أو أوساخ متبقية أو ملوثات سطحية أخرى.  

    · سبائك النحاس الفضية المتوفرة تجاريًا مع إضافات صغيرة من النيكل (Ni) والمنجنيز (Mn) سوف تبلل أسطح الكربيد الأسمنتية بسهولة. تظهر هذه السبائك النحاسية عادةً ترطيبًا جيدًا لكربيدات التنجستن.  يوصى باختيار معدن حشو مختلط بأقل درجة حرارة لحام ممكنة لتقليل الضغوط المتبقية داخل المفصل.  

للتطبيقالكاتيونات التي تنطوي على لحام كربيدات كبيرة، غالبًا ما يتم استخدام سبيكة من النحاس الساندويتش.  إذا لم يكن من الممكن استخدام كربيدات صغيرة (1/2 بوصة 2)، فإن سبيكة الساندويتش تكون مفيدة في منع التشقق والتواء الكربيد. هذه المعادن الثلاثية مكسوة بحشوة من النحاس مربوطة على جانبي قلب نحاسي.  

    · على الرغم من أن الكثير من النقاش كان يدور حول لحام كربيد التنغستن (WC)، إلا أننا سنكون مخطئين إذا لم نذكر الماس متعدد البلورات أو PCD. عادة ما يتم الاحتفاظ بدرجة حرارة اللحام بالنحاس PCD أقل من 1382 درجة فهرنهايت (750 درجة مئوية) لتجنب تدهور الماس.  في كثير من الأحيان، سوف يستخدم مصنعو أطراف PCD للأجسام الفولاذية معدن حشو النحاس ذو درجة الحرارة المنخفضة والفضة العالية، مثل سبيكة النحاس BAg-24.  تستخدم بعض الشركات المصنعة سبائك النحاس بدون النيكل أو المنغنيز، مثل سبائك النحاس BAg-5 أو BAg-7، مع درجات حرارة ذوبان منخفضة وخصائص ترطيب أقل للكربيد والفولاذ.

    يتم استخدام تدفق النحاس لمنع أكسدة الأسطح المراد ضمها أثناء تسخين التجميع.  يتم استخدام مسحوق التدفق مع سبائك النحاس الفضية الشائعة.  يوصى عادةً بمسحوق التدفق الأسود من قبل الشركات المصنعة للنحاس والصهور لأنه يحتوي على إضافة البورون ويكون أكثر فعالية في درجات الحرارة المرتفعة.

    هناك العديد من سبائك النحاس المستخدمة في الكربيد. الكلاسيكي هو BAG-3، 50% من الفضة مع الكادميوم.  هذا منتج ممتاز، لكنه يحتوي على الكادميوم. يشيع استخدام BAG-7، 56% من الفضة مع القصدير، لأنه يبلل بسهولة؛ ومع ذلك، فهي سبيكة لحام ضعيفة جدًا، وفشل المفاصل شائع في هذه السبيكة. أقوى سبيكة غير الكادميوم هي BAG-22، 49٪ من الفضة مع المنغنيز، لكنها لزجة قليلاً في التدفق. BAG-24، 50% فضة، خالي من الكادميوم وهو حل وسط.  يتدفق بشكل جيد ولكنه أضعف بنسبة 40٪ تقريبًا من BAG-3 و BAG-22.

    نحن نفضل بشدة Black Flux، على الرغم من نجاح العديد من الأشخاص في استخدام White Flux. وفي كلتا الحالتين، من الواضح أنهما عبارة عن تدفقات عالية الحرارة. بالإضافة إلى ذلك نجد أن الفلوكس الأسود المنقى يعطي تدفق أفضل ومفاصل أقوى من الفلوكس العادي.  

    المجال الأخير الذي تكثر فيه الأخطاء هو التصميم المشترك. عادةً ما يرغب عمال اللحام المدربون في تجميع الأجزاء ثم تشغيل حبة. عندما يقومون بالنحاس، فإنهم يريدون تجميع الأجزاء ومن ثم إدخال سبيكة اللحام في المفصل.   

    عند لحام الكربيد بالنحاس، غالبًا ما يكون من الأكثر فاعلية صقل الجوانب وأسفل الشق، ثم وضع قطع من أسلاك السبائك المصهورة أسفل الكربيد.  كل ما عليك فعله بعد ذلك هو التسخين حتى يستقر الكربيد في مكانه.   

    يجب أن يكون المعيار هو تمزق الكربيد أو تمزق الفولاذ قبل فشل المفصل.