Come brasare il carburo di tungsteno?

    I prodotti in carburo di tungsteno sono utilizzati in molte applicazioni, tra cui utensili da taglio, perforazione, punzonatura e numerose altre applicazioni. Il carburo cementato fornisce una resistenza all'usura superiore e prolunga la durata di questi vari utensili da taglio e usura. Poiché il suo componente principale è il tungsteno, che è una risorsa rara e non rinnovabile, il prezzo del carburo cementato è relativamente alto. Inoltre, il carburo cementato ha una durezza relativamente elevata e la sua resistenza alla flessione è molto inferiore a quella di altri metalli, come l'acciaio. Per questi due motivi, il carburo cementato deve essere collegato ad altri metalli in modi diversi, ad esempio tramite connessioni filettate, serraggio e saldatura. Questo articolo parla di come brasare il carburo di tungsteno su altri metalli.

1. Cos'è il carburo di tungsteno?

    Il carburo di tungsteno (WC), noto anche come carburo cementato, è un materiale composito prodotto mediante un processo chiamato metallurgia delle polveri. La polvere di WC viene miscelata con un metallo legante, solitamente cobalto o nichel, compattata in uno strumento preformato e quindi sinterizzata in un forno. Il termine “cementato” si riferisce alle particelle di carburo di tungsteno che vengono catturate nel materiale legante metallico e “cementate” insieme, formando un legame metallurgico tra le particelle di carburo di tungsteno e il legante (WC-Co), nel processo di sinterizzazione. L'industria del carburo cementato si riferisce comunemente a questo materiale semplicemente come “carburo”, sebbene i termini carburo di tungsteno e carburo cementato siano usati in modo intercambiabile.  Il carburo presenta un'elevata resistenza alla compressione, resiste alla deflessione e mantiene i suoi valori di durezza alle alte temperature, una proprietà fisica particolarmente utile nelle applicazioni di taglio dei metalli. 

2 . Due punti per garantire il successo nella brasatura del carburo di tungsteno

A.Gestione delle tensioni causate dalle dilatazioni differenziali

B. Velocità di contrazione dei materiali di base e bagnatura del carburo da parte della lega di brasatura

    Durante il riscaldamento e il raffreddamento, il metallo base di base generalmente si espande e si contrae a una velocità maggiore rispetto al carburo.  Il carburo di tungsteno ha un tasso di espansione termica compreso tra circa 1/3 e 1/2 di quello dell'acciaio.  Quando il gruppo brasato si raffredda, è possibile che si formi tensione residua all'interno del carburo.  Si consiglia sempre un raffreddamento lento ed uniforme del metallo duro per evitare stress e possibili fessurazioni. La tempra non è consigliata in quanto può causare cricche nei carburi a causa della rapida contrazione del metallo base originario.

3. Come scegliere la lega brasante

    Il carburo di tungsteno è difficile da bagnare. Le leghe per brasatura all'argento con piccole aggiunte di nichel (Ni) vengono generalmente utilizzate per brasare i carburi sull'acciaio. Naturalmente, sia il carburo che l'acciaio devono essere puliti in modo che la lega brasata fusa possa bagnare completamente le superfici di accoppiamento. È necessario levigare la superficie del carburo per creare una superficie pulita per la brasatura. La rettifica ha anche il vantaggio di appiattire la topografia superficiale del carburo, il che può favorire la bagnatura e l'adesione della lega di brasatura. Allo stesso modo, i componenti in acciaio dovrebbero essere puliti per rimuovere eventuali residui di grasso, olio, sporco o altri contaminanti superficiali.  

    ·Le leghe per brasatura all'argento disponibili in commercio con piccole aggiunte di nichel (Ni) e manganese (Mn) bagnano facilmente le superfici in carburo cementato. Queste leghe per brasatura presentano tipicamente una buona bagnabilità dei carburi di tungsteno.  Si consiglia di selezionare un metallo d'apporto per brasatura con la temperatura di brasatura più bassa possibile per ridurre le tensioni residue all'interno del giunto.  

Per applicationi che comportano la brasatura di carburi di grandi dimensioni, viene spesso utilizzata una lega per brasatura sandwich.  Se non è possibile utilizzare carburi di piccole dimensioni (1/2 pollice2), una lega sandwich è utile per prevenire la rottura e la deformazione del carburo. Questi trimetalli sono rivestiti con un materiale di apporto per brasatura legato su entrambi i lati di un nucleo di rame.  

    ·Sebbene gran parte della discussione riguardi la brasatura del carburo di tungsteno (WC), sarebbe sbagliato se non menzionassimo il diamante policristallino o il PCD. La temperatura di brasatura per il PCD è generalmente mantenuta al di sotto di 750 °C (1382 °F) per evitare il degrado del diamante.  Spesso, i produttori di punte in PCD per corpi in acciaio utilizzano un metallo d'apporto per brasatura a bassa temperatura e ad alto contenuto di argento, come una lega per brasatura BAg-24.  Alcuni produttori utilizzano una lega per brasatura senza nichel o manganese, come la lega per brasatura BAg-5 o BAg-7, con temperature di fusione più basse e minori proprietà di bagnabilità del carburo e dell'acciaio.

    Un flusso di brasatura viene utilizzato per prevenire l'ossidazione delle superfici da unire durante il riscaldamento dell'assieme.  Il flusso in polvere viene utilizzato con le comuni leghe per brasatura all'argento.  La polvere di disossidante nera è generalmente consigliata dai produttori di brasatura e disossidante poiché contiene l'aggiunta di boro ed è più efficace a temperature più elevate.

    Esistono diverse leghe di brasatura utilizzate per il carburo. Il classico è BAG-3, 50% argento con cadmio.  Questo è un prodotto eccellente, ma contiene cadmio. Comunemente usato è BAG-7, argento al 56% con stagno, perché si bagna facilmente; tuttavia, è una lega per brasatura molto debole e con questa lega è comune il cedimento dei giunti. La lega non cadmio più resistente è BAG-22, 49% argento con manganese, ma è un po' gommosa nel flusso. BAG-24, 50% argento, è privo di cadmio ed è un compromesso.  Scorre bene ma è circa il 40% più debole del BAG-3 e del BAG-22.

    Preferiamo fortemente il Black Flux, anche se molti brasano con successo con White Flux. In entrambi i casi si tratta chiaramente di flussi ad alta temperatura. Inoltre, scopriamo che il Black Flux purificato offre un flusso migliore e giunti più forti rispetto al normale Black Flux.  

    L'ultima area in cui gli errori sono comuni è la progettazione congiunta. I saldatori addestrati comunemente vogliono assemblare le parti e poi eseguire un cordone. Quando brasano, vogliono assemblare le parti e poi far penetrare la lega di brasatura nel giunto.   

    Quando si brasa il carburo, spesso è molto più efficace flussare i lati e il fondo dell'intaglio, quindi inserire pezzi di filo di lega flussato sotto il carburo.  Tutto quello che fai è riscaldare finché il carburo non si deposita in posizione.   

    Lo standard dovrebbe essere che il carburo si rompa o l'acciaio si lacera prima che il giunto si rompa.