Hogyan kell keményforrasztani a volfrámkarbidot?

    A volfrámkarbid termékeket számos alkalmazásban használják, beleértve a vágószerszámokat, a fúrást, a lyukasztást és számos más alkalmazást. A cementált keményfém kiváló kopásállóságot biztosít, és meghosszabbítja e különféle kopó- és vágószerszámok élettartamát. Mivel fő összetevője a volfrám, amely ritka és nem megújuló erőforrás, a cementált karbid ára viszonylag magas. Ezenkívül a cementált karbid viszonylag nagy keménységgel rendelkezik, és hajlítószilárdsága sokkal kisebb, mint más fémeké, például az acélé. E két okból kifolyólag a cementezett keményfémet különböző módon kell más fémekhez kötni, például menetes csatlakozásokkal, befogással és hegesztéssel. Ez a cikk arról szól, hogyan kell keményforrasztani a volfrámkarbidot más fémeken.

1. Mi az a volfrám-karbid?

    A volfrámkarbid (WC), más néven cementált karbid, egy porkohászati eljárással előállított kompozit anyag. A WC-port összekeverik egy kötőanyaggal, általában kobalttal vagy nikkellel, előformázó szerszámban tömörítik, majd kemencében szinterelik. A „cementált” kifejezés arra utal, hogy a volfrám-karbid részecskék a fémes kötőanyagban felfogódnak, és együtt „cementálódnak”, kohászati ​​kötést képezve a volfrámkarbid részecskék és a kötőanyag (WC-Co) között a szinterezési folyamat során. A keményfém-ipar általában egyszerűen „keményfémnek” nevezi ezt az anyagot, bár a volfrám-karbid és a cementált karbid kifejezéseket felcserélhetően használják.  A keményfém nagy nyomószilárdságot mutat, ellenáll az elhajlásnak, és megőrzi keménységi értékeit magas hőmérsékleten is, ami különösen hasznos a fémforgácsolási alkalmazásokban. 

2. Két pont a volfrám-karbid keményforrasztásának sikeréhez

A. A differenciális tágulás okozta feszültségek kezelése

B. Az alapanyagok összehúzódási sebessége és a keményfém keményforrasztó ötvözet általi nedvesítése

    A melegítés és hűtés során az alapfém jellemzően nagyobb sebességgel tágul és húzódik össze, mint a keményfém.  A volfrám-karbid hőtágulási sebessége körülbelül 1/3-1/2 az acélénak.  Amikor a keményforrasztott szerelvény lehűl, maradék feszültség keletkezhet a keményfémben.  A keményfém lassú, egyenletes hűtése mindig ajánlott, hogy elkerüljük a feszültséget és az esetleges repedéseket. Az oltás nem javasolt, mivel az alapfém gyors összehúzódása miatt repedéseket okozhat a karbidokban.

3. Hogyan válasszuk ki a keményforrasztó ötvözetet

    A volfrámkarbid nehezen nedvesíthető. A kis mennyiségű nikkelt (Ni) tartalmazó ezüst keményforrasztó ötvözeteket általában keményfémek acéllá való keményítésére használják. Természetesen mind a keményfémnek, mind az acélnak tisztának kell lennie, hogy az olvadt keményforrasztó ötvözet teljesen átnedvesítse az illeszkedő felületeket. A keményfém felület csiszolása szükséges, hogy tiszta felületet hozzon létre a keményforrasztáshoz. A csiszolásnak megvan az az előnye is, hogy a keményfém felületi topográfiáját elsimítja, ami elősegítheti a keményforrasztó ötvözet nedvesítését és tapadását. Az acél alkatrészeket hasonlóan meg kell tisztítani, hogy eltávolítsuk a maradék zsírt, olajat, szennyeződést vagy egyéb felületi szennyeződéseket.  

    ·A kereskedelemben kapható ezüst keményforrasztó ötvözetek kis mennyiségű nikkel (Ni) és mangán (Mn) hozzáadásával könnyen nedvesítik a cementált keményfém felületeket. Ezek a keményforrasztó ötvözetek általában jól nedvesítik a volfrám-karbidokat.  Javasoljuk, hogy a lehető legalacsonyabb forrasztási hőmérsékletű keményforrasztási töltőanyagot válasszon, hogy csökkentse a kötésen belüli maradó feszültségeket.  

Az alkalmazáshoznagy keményfémek keményforrasztásával járó kationok esetében gyakran használnak szendvics keményforrasztó ötvözetet.  Ha kisméretű karbidok (1/2 inch2) nem használhatók, a szendvicsötvözet előnyös a keményfém repedésének és vetemedésének megelőzésében. Ezeket a trimetálokat keményforrasztó töltőanyaggal borítják, amely a rézmag mindkét oldalához van kötve.  

    · Bár a vita nagy része a volfrámkarbid (WC) keményforrasztásáról szólt, tévednénk, ha nem említenénk a polikristályos gyémántot vagy a PCD-t. A PCD keményforrasztási hőmérsékletét általában 750 °C (1382 °F) alatt tartják, hogy elkerüljük a gyémánt lebomlását.  Az acéltestekhez készült PCD-hegyek gyártói gyakran alacsony hőmérsékletű, magas ezüsttartalmú keményforrasztófémet használnak, például BAg-24 keményforrasztóötvözetet.  Egyes gyártók nikkel- vagy mangánmentes keményforrasztóötvözetet használnak, mint például a BAg-5 vagy BAg-7 keményforrasztó ötvözet, amelyek alacsonyabb olvadási hőmérséklettel és kevésbé nedvesítő tulajdonságokkal rendelkeznek a keményfém és az acél esetében.

    Forrasztófolyasztószert használnak az összeillesztendő felületek oxidációjának megakadályozására a szerelvény melegítése során.  A folyasztószert a szokásos ezüstötvözetekhez használják.  A fekete folyasztószert általában a keményforrasztó- és folyasztószergyártók ajánlják, mivel bórt tartalmaz, és magasabb hőmérsékleten hatékonyabb.

    A keményfémhez többféle keményforrasztó ötvözetet használnak. A klasszikus a BAG-3, 50% ezüst kadmiummal.  Ez egy kiváló termék, de van benne kadmium. Általánosan használt BAG-7, 56% ezüst ónnal, mert könnyen kiázik; azonban ez egy nagyon gyenge keményforrasztó ötvözet, és az ötvözetnél gyakori a kötés meghibásodása. A legerősebb nem kadmium ötvözet a BAG-22, 49% ezüst mangánnal, de folyásában kissé gumiszerű. A BAG-24, 50% ezüst, kadmiummentes és kompromisszum.  Jól folyik, de körülbelül 40%-kal gyengébb, mint a BAG-3 és a BAG-22.

    Határozottan előnyben részesítjük a Black Fluxot, bár sokan sikeresen keményforrasztanak White Flux-szal. Mindkét esetben egyértelműen magas hőmérsékletű fluxusokról van szó. Ezenkívül azt találtuk, hogy a tisztított Black Flux jobb áramlást és erősebb kötéseket biztosít, mint a hagyományos Black Flux.  

    Az utolsó terület, ahol gyakoriak a hibák, az a közös tervezés. A képzett hegesztők általában össze akarják szerelni az alkatrészeket, majd egy gyöngyöt futtatnak. Amikor keményforrasztást végeznek, össze akarják szerelni az alkatrészeket, majd a keményforrasztó ötvözetet be kell vezetni a kötésbe.   

    Keményfém keményforrasztáskor gyakran sokkal hatékonyabb a bemetszés oldalát és alját folyósítani, majd a keményfém alá folyasztószeres ötvözethuzaldarabokat tenni.  Ezután már csak melegíteni kell, amíg a keményfém a helyére nem kerül.   

    A szabvány az kell legyen, hogy a keményfém elszakad, vagy az acél elszakad, mielőtt a csatlakozás meghibásodik.