Jak pájet karbid wolframu?

    Výrobky z karbidu wolframu se používají v mnoha aplikacích, včetně řezných nástrojů, vrtání, děrování a mnoha dalších aplikací. Slinutý karbid poskytuje vynikající odolnost proti opotřebení a prodlužuje životnost těchto různých opotřebitelných a řezných nástrojů. Protože jeho hlavní složkou je wolfram, což je vzácný a neobnovitelný zdroj, cena slinutého karbidu je poměrně vysoká. Kromě toho má slinutý karbid relativně vysokou tvrdost a jeho pevnost v ohybu je mnohem nižší než u jiných kovů, jako je ocel. Z těchto dvou důvodů musí být slinutý karbid spojen s jinými kovy různými způsoby, například pomocí závitových spojů, upínáním a svařováním. Tento článek pojednává o tom, jak pájet karbid wolframu na jiné kovy.

1. Co je karbid wolframu?

    Karbid wolframu (WC), také označovaný jako slinutý karbid, je kompozitní materiál vyrobený procesem zvaným prášková metalurgie. WC prášek se smíchá s pojivovým kovem, obvykle kobaltem nebo niklem, zhutní se v předtvarovacím nástroji a poté se slinuje v peci. Termín „cementovaný“ se týká částic karbidu wolframu zachycených v kovovém pojivovém materiálu a „scementovaných“ dohromady, čímž se vytvoří metalurgická vazba mezi částicemi karbidu wolframu a pojivem (WC-Co) v procesu slinování. Průmysl slinutého karbidu běžně označuje tento materiál jednoduše jako „karbid“, ačkoli termíny karbid wolframu a slinutý karbid se používají zaměnitelně.  Karbid vykazuje vysokou pevnost v tlaku, odolává průhybu a zachovává si své hodnoty tvrdosti při vysokých teplotách, což je fyzikální vlastnost zvláště užitečná při obrábění kovů. 

2. Dva body pro zajištění úspěchu při pájení karbidu wolframu

A. Zvládání napětí způsobených diferenciální expanzí

B. Rychlosti smrštění základních materiálů a smáčení karbidu pájecí slitinou

    Během zahřívání a ochlazování se základní základní kov obvykle roztahuje a smršťuje rychleji než karbid.  Karbid wolframu má rychlost tepelné roztažnosti přibližně 1/3 až 1/2 rychlosti oceli.  Když se pájená sestava ochladí, může se uvnitř karbidu vytvořit zbytkové napětí.  Vždy se doporučuje pomalé rovnoměrné ochlazování karbidu, aby se zabránilo pnutí a případnému praskání. Kalení se nedoporučuje, protože může způsobit praskliny v karbidech v důsledku rychlého smršťování základního obecného kovu.

3. Jak vybrat slitinu tvrdé pájky

    Karbid wolframu se obtížně smáčí. Stříbrné pájecí slitiny s malými přísadami niklu (Ni) se obvykle používají k pájení karbidů na ocel. Samozřejmě, že karbid i ocel musí být čisté, aby roztavená pájecí slitina mohla zcela smáčet protilehlé povrchy. Broušení karbidového povrchu pro vytvoření čistého povrchu pro pájení je nezbytné. Broušení má také výhodu zploštění povrchové topografie karbidu, což může pomoci smáčení a přilnavosti pájecí slitiny. Podobně by bylo třeba vyčistit ocelové součásti, aby se odstranily zbytky mastnoty, oleje, nečistot nebo jiných povrchových nečistot.  

    ·Komerce dostupné stříbrné pájecí slitiny s malými přídavky niklu (Ni) a manganu (Mn) snadno smáčí povrchy slinutého karbidu. Tyto pájecí slitiny typicky vykazují dobré smáčení karbidů wolframu.  Doporučuje se vybrat přídavný kov pro pájení s nejnižší možnou teplotou pájení, aby se snížilo zbytkové napětí ve spoji.  

Pro aplikacikationtů zahrnujících pájení velkých karbidů, se často používá sendvičová pájecí slitina.  Pokud nelze použít malé karbidy (1/2 palce2), je sendvičová slitina prospěšná v prevenci praskání a deformace karbidu. Tyto trimetaly jsou pokryty pájecím plnivem spojeným s oběma stranami měděného jádra.  

    ·Přestože se velká část diskuse vedla kolem pájení karbidu wolframu (WC), byli bychom špatně, kdybychom nezmínili polykrystalický diamant nebo PCD. Pájecí teplota pro PCD je obecně udržována pod 1382 °F (750 °C), aby se zabránilo degradaci diamantu.  Výrobci PCD hrotů na ocelová těla často používají nízkoteplotní, vysoce stříbrný pájecí kov, jako je pájecí slitina BAg-24.  Někteří výrobci používají pájecí slitinu bez niklu nebo manganu, jako je pájecí slitina BAg-5 nebo BAg-7, s nižšími teplotami taveniny a nižšími smáčivostmi karbidu a oceli.

    Aby se zabránilo oxidaci spojovaných povrchů během zahřívání sestavy, používá se pájecí tavidlo.  Prášek tavidla se používá s běžnými slitinami stříbrné pájky.  Černé tavidlo obvykle doporučují výrobci tvrdé pájky a tavidla, protože obsahuje přídavek boru a je účinnější při vyšších teplotách.

    Pro karbid se používá několik pájecích slitin. Klasika je BAG-3, 50% stříbro s kadmiem.  Je to vynikající produkt, ale obsahuje kadmium. Běžně se používá BAG-7, 56% stříbro s cínem, protože snadno smáčí; jedná se však o velmi slabou pájecí slitinu a selhání spoje je u této slitiny běžné. Nejpevnější nekadmiovou slitinou je BAG-22, 49% stříbra s manganem, ale při toku je trochu gumovitý. BAG-24, 50% Silver, neobsahuje kadmium a je kompromisem.  Teče dobře, ale je asi o 40 % slabší než BAG-3 a BAG-22.

    Silně dáváme přednost černému tavidlu, i když mnozí úspěšně pájí s bílým tavivem. V obou případech jde jednoznačně o vysokoteplotní toky. Kromě toho jsme zjistili, že vyčištěný Black Flux poskytuje lepší průtok a silnější spoje než obyčejný Black Flux.  

    Poslední oblastí, kde jsou chyby běžné, je návrh spojů. Vyškolení svářeči obvykle chtějí smontovat díly a poté nasadit housenku. Když pájejí, chtějí sestavit díly a pak nasáknout pájecí slitinu do spoje.   

    Při pájení karbidu je často mnohem účinnější natavit boky a dno zářezu a poté pod karbid vložit kousky taveného slitinového drátu.  Vše, co pak uděláte, je zahřát, dokud se karbid neusadí na místě.   

    Standardem by mělo být, že se karbid protrhne nebo se ocel roztrhne dříve, než dojde k poruše spoje.