¿Cómo soldar el carburo de tungsteno?

    Los productos de carburo de tungsteno se utilizan en muchas aplicaciones, incluidas herramientas de corte, perforación, punzonado y muchas otras aplicaciones. El carburo cementado proporciona una resistencia superior al desgaste y extiende la vida útil de estas diversas herramientas de corte y desgaste. Debido a que su componente principal es el tungsteno, que es un recurso escaso y no renovable, el precio del carburo cementado es relativamente alto. Además, el carburo cementado tiene una dureza relativamente alta y su resistencia a la flexión es mucho menor que la de otros metales, como el acero. Por estas dos razones, el carburo cementado debe conectarse a otros metales de diferentes maneras, como mediante conexiones roscadas, sujeción y soldadura. Este artículo trata sobre cómo soldar carburo de tungsteno en otros metales.

1. ¿Qué es el carburo de tungsteno?

    El carburo de tungsteno (WC), también conocido como carburo cementado, es un material compuesto fabricado mediante un proceso llamado pulvimetalurgia. El polvo de WC se mezcla con un metal aglutinante, generalmente cobalto o níquel, se compacta en una herramienta de preforma y luego se sinteriza en un horno. El término "cementado" se refiere a las partículas de carburo de tungsteno que se capturan en el material aglutinante metálico y se "cementan" juntas, formando un enlace metalúrgico entre las partículas de carburo de tungsteno y el aglutinante (WC-Co), en el proceso de sinterización. La industria del carburo cementado comúnmente se refiere a este material simplemente como “carburo”, aunque los términos carburo de tungsteno y carburo cementado se usan indistintamente.  El carburo exhibe una alta resistencia a la compresión, resiste la deflexión y conserva sus valores de dureza a altas temperaturas, una propiedad física especialmente útil en aplicaciones de corte de metales. 

2 . Dos puntos para asegurar el éxito en la soldadura fuerte del carburo de tungsteno

A.Gestión de las tensiones causadas por la expansión diferencial.

B. Tasas de contracción de los materiales base y humectación del carburo por la aleación de soldadura fuerte.

    Durante el calentamiento y el enfriamiento, el metal base normalmente se expandirá y contraerá a un ritmo mayor que el carburo.  El carburo de tungsteno tiene una tasa de expansión térmica de aproximadamente 1/3 a 1/2 que la del acero.  Cuando el conjunto soldado se enfría, se puede acumular tensión residual dentro del carburo.  Siempre se recomienda un enfriamiento lento y uniforme del carburo para evitar tensiones y posibles grietas. No se recomienda el temple ya que puede causar grietas en los carburos debido a la rápida contracción del metal base principal.

3. Cómo elegir la aleación para soldar

    El carburo de tungsteno es difícil de mojar. Las aleaciones de plata para soldadura fuerte con pequeñas adiciones de níquel (Ni) se utilizan normalmente para soldar carburos al acero. Por supuesto, tanto el carburo como el acero deben estar limpios para que la aleación de soldadura fundida pueda mojar completamente las superficies de contacto. Es necesario pulir la superficie de carburo para crear una superficie limpia para soldar. El rectificado también tiene la ventaja de aplanar la topografía de la superficie del carburo, lo que puede ayudar con la humectación y adhesión de la aleación de soldadura fuerte. De manera similar, los componentes de acero deberían limpiarse para eliminar cualquier resto de grasa, aceite, suciedad u otros contaminantes de la superficie.  

    ·Las aleaciones de plata para soldadura fuerte disponibles comercialmente con pequeñas adiciones de níquel (Ni) y manganeso (Mn) humedecerán fácilmente las superficies de carburo cementado. Estas aleaciones para soldadura fuerte suelen presentar una buena humectación de los carburos de tungsteno.  Se recomienda seleccionar un metal de aportación para soldadura fuerte con la temperatura de soldadura más baja posible para disminuir las tensiones residuales dentro de la unión.  

Para aplicacionesEn cationes que implican la soldadura fuerte de carburos grandes, a menudo se utiliza una aleación de soldadura tipo sándwich.  Si no se pueden utilizar carburos pequeños (1/2 pulgada2), una aleación tipo sándwich es beneficiosa para prevenir el agrietamiento y la deformación del carburo. Estos trimetales están revestidos con un relleno de soldadura soldado a ambos lados de un núcleo de cobre.  

    ·Aunque gran parte del debate ha girado en torno a la soldadura fuerte de carburo de tungsteno (WC), estaríamos equivocados si no mencionáramos el diamante policristalino o el PCD. La temperatura de soldadura fuerte para PCD generalmente se mantiene por debajo de 1382 °F (750 °C) para evitar la degradación del diamante.  A menudo, los fabricantes de puntas de PCD para cuerpos de acero utilizan un metal de aportación para soldadura fuerte con alto contenido de plata y baja temperatura, como una aleación para soldadura fuerte BAg-24.  Algunos fabricantes utilizan una aleación para soldadura fuerte sin níquel ni manganeso, como la aleación para soldadura fuerte BAg-5 o BAg-7, con temperaturas de fusión más bajas y menos propiedades humectantes del carburo y el acero.

    Se utiliza un fundente de soldadura fuerte para evitar la oxidación de las superficies a unir durante el calentamiento del conjunto.  El polvo fundente se utiliza con las aleaciones de plata comunes para soldadura fuerte.  Los fabricantes de fundente y soldadura fuerte suelen recomendar el polvo de fundente negro, ya que tiene la adición de boro y es más eficaz a temperaturas más altas.

    Hay varias aleaciones de soldadura fuerte que se utilizan para el carburo. El clásico es BAG-3, 50% plata con Cadmio.  Este es un producto excelente, pero tiene cadmio. Comúnmente se usa BAG-7, 56% de plata con estaño, porque se humedece fácilmente; sin embargo, es una aleación de soldadura fuerte muy débil y la falla de las juntas es común en esta aleación. La aleación sin cadmio más fuerte es BAG-22, 49% de plata con manganeso, pero es un poco gomosa en el flujo. BAG-24, 50 % plata, no contiene cadmio y es un compromiso.  Fluye bien pero es aproximadamente un 40% más débil que BAG-3 y BAG-22.

    Nosotros preferimos Black Flux, aunque muchos soldan con éxito con White Flux. En ambos casos se trata claramente de flujos de alta temperatura. Además, encontramos que Black Flux purificado proporciona un mejor flujo y uniones más fuertes que el Black Flux normal.  

    La última área donde los errores son comunes es en el diseño conjunto. Los soldadores capacitados comúnmente quieren ensamblar las piezas y luego pasar un cordón. Cuando sueldan, quieren ensamblar las piezas y luego introducir la aleación de soldadura en la unión.   

    Al soldar carburo, suele ser mucho más eficaz aplicar fundente en los lados y la parte inferior de la muesca y luego colocar trozos de alambre de aleación fundente debajo del carburo.  Luego todo lo que hay que hacer es calentar hasta que el carburo se asiente en su lugar.   

    El estándar debería ser que el carburo se rompa o el acero se rompa antes de que falle la unión.