چگونه کاربید تنگستن را لحیم کاری کنیم؟

    محصولات تنگستن کاربید در بسیاری از کاربردها، از جمله ابزارهای برش، حفاری، پانچ کردن، و کاربردهای متعدد دیگر استفاده می شود. کاربید سیمانی مقاومت بالایی در برابر سایش ایجاد می کند و عمر این ابزارهای مختلف سایش و برش را افزایش می دهد. از آنجا که جزء اصلی آن تنگستن است که یک منبع کمیاب و غیر قابل تجدید است، قیمت کاربید سیمانی نسبتاً بالا است. علاوه بر این، کاربید سیمانی دارای سختی نسبتاً بالایی است و مقاومت خمشی آن بسیار کمتر از سایر فلزات مانند فولاد است. به این دو دلیل، کاربید سیمانی باید به روش های مختلف مانند اتصالات رزوه ای، گیره و جوش به فلزات دیگر متصل شود. این مقاله در مورد نحوه لحیم کاری کاربید تنگستن روی فلزات دیگر صحبت می کند.

1. کاربید تنگستن چیست؟

    کاربید تنگستن (WC) که به آن کاربید سیمانی نیز گفته می شود، یک ماده مرکب است که توسط فرآیندی به نام متالورژی پودر ساخته می شود. پودر WC با یک فلز چسباننده، معمولاً کبالت یا نیکل مخلوط می‌شود، در یک ابزار پیش‌فرم فشرده می‌شود و سپس در کوره پخت می‌شود. اصطلاح "سیمانی شده" به ذرات کاربید تنگستن اشاره دارد که در مواد چسبنده فلزی جمع شده و با هم "سیمان" می شوند و در فرآیند پخت یک پیوند متالورژیکی بین ذرات کاربید تنگستن و چسب (WC-Co) ایجاد می کنند. صنعت کاربید سیمانی معمولاً به این ماده به سادگی "کاربید" اشاره می کند، اگرچه اصطلاحات کاربید تنگستن و کاربید سیمانی به جای یکدیگر استفاده می شوند.  کاربید مقاومت فشاری بالایی از خود نشان می‌دهد، در برابر انحراف مقاومت می‌کند و مقادیر سختی خود را در دماهای بالا حفظ می‌کند، این ویژگی فیزیکی به ویژه در کاربردهای برش فلز مفید است. 

2 . دو نکته برای اطمینان از موفقیت در لحیم کاری کاربید تنگستن

الف. مدیریت تنش های ناشی از انبساط دیفرانسیل

ب. نرخ انقباض مواد اصلی و خیس شدن کاربید توسط آلیاژ بریز

    در طول گرمایش و سرمایش، فلز اصلی معمولاً با سرعت بیشتری نسبت به کاربید منبسط و منقبض می شود.  کاربید تنگستن دارای نرخ انبساط حرارتی تقریباً 1/3 تا 1/2 فولاد است.  هنگامی که مجموعه لحیم کاری سرد می شود، ممکن است تنش پسماند در داخل کاربید ایجاد شود.  خنک سازی یکنواخت آهسته کاربید همیشه توصیه می شود تا از ایجاد تنش و ترک احتمالی جلوگیری شود. کوئنچ توصیه نمی شود زیرا می تواند باعث ایجاد ترک در کاربیدها به دلیل انقباض سریع فلز پایه اصلی شود.

3. نحوه انتخاب آلیاژ بریز

    کاربید تنگستن به سختی خیس می شود. آلیاژهای برنج نقره با افزودنی های کوچک نیکل (Ni) معمولاً برای لحیم کاری کاربیدها به فولاد استفاده می شوند. البته، هم کاربید و هم فولاد باید تمیز باشند تا آلیاژ برنج مذاب بتواند سطوح جفت را کاملا خیس کند. آسیاب کردن سطح کاربید برای ایجاد یک سطح تمیز برای لحیم کاری ضروری است. سنگ زنی همچنین دارای مزیت مسطح کردن توپوگرافی سطح کاربید است که می تواند به خیس شدن و چسبندگی آلیاژ لحیم کمک کند. اجزای فولادی نیز به طور مشابه باید تمیز شوند تا هر گونه چربی، روغن، کثیفی یا سایر آلودگی های سطحی باقیمانده از بین برود.  

    آلیاژهای برنج نقره موجود در بازار با افزودنی های کوچک نیکل (Ni) و منگنز (Mn) به راحتی سطوح کاربید سیمانی شده را خیس می کنند. این آلیاژهای لحیم معمولاً خیس شدن خوبی از کاربیدهای تنگستن را نشان می دهند.  توصیه می شود برای کاهش تنش های باقیمانده در محل اتصال، یک فلز پرکننده لحیم کاری با کمترین دمای لحیم کاری ممکن انتخاب شود.  

برای اعمالکاتیون هایی که شامل لحیم کاری کاربیدهای بزرگ هستند، اغلب از آلیاژ بریز ساندویچی استفاده می شود.  اگر از کاربیدهای کوچک (1/2 اینچ 2) نمی توان استفاده کرد، آلیاژ ساندویچ برای جلوگیری از ترک خوردن و تاب برداشتن کاربید مفید است. این سه فلزات با یک پرکننده لحیمی که به دو طرف یک هسته مسی چسبانده شده اند پوشیده شده اند.  

    · اگرچه بیشتر بحث در مورد لحیم کاری کاربید تنگستن (WC) بوده است، اگر به الماس پلی کریستالی یا PCD اشاره نکنیم، اشتباه می کنیم. دمای لحیم کاری برای PCD به طور کلی زیر 1382 درجه فارنهایت (750 درجه سانتیگراد) نگه داشته می شود تا از تخریب الماس جلوگیری شود.  اغلب، سازندگان نوک‌های PCD بدنه‌های فولادی از یک فلز پرکننده برنج با دمای پایین و نقره بالا، مانند آلیاژ بریز BAg-24 استفاده می‌کنند.  برخی از سازندگان از آلیاژ لحیم بدون نیکل یا منگنز مانند آلیاژ بریز BAg-5 یا BAg-7 با دمای ذوب پایین تر و خاصیت مرطوب کنندگی کمتر کاربید و فولاد استفاده می کنند.

    از شار لحیم کاری برای جلوگیری از اکسید شدن سطوحی که قرار است به هم متصل شوند در طول گرمایش مجموعه استفاده می شود.  پودر فلاکس با آلیاژهای برنج معمولی نقره استفاده می شود.  پودر فلاکس سیاه معمولاً توسط سازندگان بریز و فلاکس توصیه می شود زیرا حاوی بور است و در دماهای بالاتر موثرتر است.

    چندین آلیاژ لحیم کاری برای کاربید استفاده می شود. کلاسیک BAG-3، 50% نقره با کادمیوم است.  این یک محصول عالی است، اما کادمیوم دارد. معمولاً BAG-7، 56% نقره با قلع استفاده می شود، زیرا به راحتی خیس می شود. با این حال، این یک آلیاژ لحیم کاری بسیار ضعیف است و شکست اتصالات در این آلیاژ رایج است. قوی ترین آلیاژ غیر کادمیوم BAG-22، 49% نقره با منگنز است، اما در جریان کمی صمغی است. BAG-24، 50% نقره، بدون کادمیوم است و یک مصالحه است.  جریان خوبی دارد اما حدود 40 درصد ضعیف تر از BAG-3 و BAG-22 است.

    ما شدیداً Black Flux را ترجیح می‌دهیم، اگرچه بسیاری با White Flux به موفقیت دست می‌زنند. در هر دو مورد، آنها به وضوح شار درجه حرارت بالا هستند. علاوه بر این، متوجه می‌شویم که بلک فلاکس خالص، جریان بهتر و اتصالات قوی‌تری نسبت به بلک فلاکس معمولی می‌دهد.  

    منطقه نهایی که در آن اشتباهات رایج است در طراحی مشترک است. جوشکاران آموزش دیده معمولاً می خواهند قطعات را مونتاژ کنند و سپس یک مهره را اجرا کنند. وقتی لحیم کاری می‌کنند، می‌خواهند قطعات را مونتاژ کنند و سپس آلیاژ لحیم کاری را در محل اتصال قرار دهند.   

    هنگام لحیم کاری کاربید، غالباً شار دادن دو طرف و پایین شکاف بسیار مؤثرتر است، سپس قطعات سیم آلیاژی شار را زیر کاربید قرار دهید.  تنها کاری که انجام می دهید این است که تا زمانی که کاربید در جای خود قرار گیرد حرارت دهید.   

    استاندارد باید این باشد که کاربید پاره شود یا فولاد قبل از از کار افتادن اتصال پاره شود.