Hvordan lodde tungstenkarbiden?

    Tungsten Carbide-produkter brukes i mange applikasjoner, inkludert skjæreverktøy, boring, stansing og en rekke andre applikasjoner. Hardmetall gir overlegen slitestyrke og forlenger levetiden til disse ulike slite- og skjæreverktøyene. Fordi hovedkomponenten er wolfram, som er en sjelden og ikke-fornybar ressurs, er prisen på sementert karbid relativt høy. I tillegg har sementert karbid en relativt høy hardhet, og bøyestyrken er mye lavere enn for andre metaller, for eksempel stål. Av disse to årsakene må hardmetall kobles til andre metaller på forskjellige måter, for eksempel gjennom gjengede forbindelser, fastspenning og sveising. Denne artikkelen snakker om hvordan å lodde wolframkarbid på andre metaller.

1. Hva er wolframkarbid?

    Wolframkarbid (WC), også referert til som sementert karbid, er et komposittmateriale produsert ved en prosess som kalles pulvermetallurgi. WC-pulver blandes med et bindemetall, vanligvis kobolt eller nikkel, komprimeres i et preformverktøy og sintres deretter i en ovn. Begrepet "sementert" refererer til wolframkarbidpartiklene som fanges opp i det metalliske bindemiddelmaterialet og "sementeres" sammen, og danner en metallurgisk binding mellom wolframkarbidpartiklene og bindemidlet (WC-Co), i sintringsprosessen. Sementkarbidindustrien refererer vanligvis til dette materialet som ganske enkelt "karbid", selv om begrepene wolframkarbid og sementert karbid brukes om hverandre.  Karbid utviser høy trykkfasthet, motstår nedbøyning og beholder sine hardhetsverdier ved høye temperaturer, en fysisk egenskap spesielt nyttig i metallskjæreapplikasjoner. 

2 . To punkter for å sikre suksess med lodding av wolframkarbid

A. Håndtering av spenninger forårsaket av differensiell ekspansjon

B. Sammentrekningshastigheter av grunnmaterialer og fukting av karbiden av loddelegeringen

    Under oppvarming og avkjøling vil grunnmetallet typisk ekspandere og trekke seg sammen med en høyere hastighet enn karbiden.  Wolframkarbid har en termisk ekspansjonshastighet på omtrent 1/3 til 1/2 av stål.  Når den loddede sammenstillingen avkjøles, kan det bygge seg restspenninger inne i karbiden.  Langsom jevn avkjøling av karbiden anbefales alltid for å unngå påkjenninger og mulig oppsprekking. Bråkjøling anbefales ikke da det kan forårsake sprekker i karbidene på grunn av den raske sammentrekningen av grunnmetallet.

3. Hvordan velge loddelegering

    Wolframkarbid er vanskelig å fukte. Sølvloddelegeringer med små tilsetninger av nikkel (Ni) brukes vanligvis til å lodde karbider til stål. Selvfølgelig må både karbiden og stålet være rene slik at den smeltede loddelegeringen kan fukte de parrende overflatene fullstendig. Sliping av karbidoverflaten for å skape en ren overflate for lodding er nødvendig. Sliping har også fordelen av å flate ut overflatetopografien til karbiden, noe som kan hjelpe til med fukting og vedheft av loddelegering. Stålkomponenter må på samme måte rengjøres for å fjerne rester av fett, olje, smuss eller andre overflateforurensninger.  

    · Kommersielt tilgjengelige sølvloddelegeringer med små tilsetninger av nikkel (Ni) og mangan (Mn) vil lett fukte hardmetalloverflater. Disse loddelegeringene viser typisk god fukting av wolframkarbider.  Det anbefales å velge et loddefyllmetall med lavest mulig loddetemperatur for å redusere gjenværende spenninger i skjøten.  

For applikationer som involverer lodding av store karbider, brukes ofte en sandwich-loddelegering.  Hvis små karbider (1/2 tomme2) ikke kan brukes, er en sandwichlegering gunstig for å forhindre sprekkdannelse og forvrengning av karbiden. Disse trimetallene er kledd med et loddefyllstoff festet til begge sider av en kobberkjerne.  

    ·Selv om mye av diskusjonen har vært rundt lodding av wolframkarbid (WC), ville vi ta feil hvis vi ikke nevnte polykrystallinsk diamant eller PCD. Loddetemperaturen for PCD holdes generelt under 750 °C (1382 °F) for å unngå nedbrytning av diamanten.  Ofte vil produsenter av PCD-spisser til stållegemer bruke et lavtemperatur-, høysølv-loddefyllmetall, for eksempel en BAg-24-loddelegering.  Noen produsenter bruker en loddelegering uten nikkel eller mangan, slik som BAg-5 eller BAg-7 loddelegering, med lavere smeltetemperaturer og mindre fuktegenskaper til karbiden og stålet.

    En loddefluks brukes for å forhindre oksidasjon av overflatene som skal sammenføyes under oppvarmingen av sammenstillingen.  Flusspulver brukes med de vanlige sølvloddelegeringene.  Svart flusspulver anbefales vanligvis av lodde- og flussprodusenter da det har tilsetning av bor og er mer effektivt ved høyere temperaturer.

    Det er flere loddelegeringer som brukes til karbid. Klassikeren er BAG-3, 50 % sølv med kadmium.  Dette er et utmerket produkt, men det har kadmium. Vanligvis brukt er BAG-7, 56 % sølv med tinn, fordi den lett blir fuktig; det er imidlertid en veldig svak loddelegering, og fugefeil er vanlig med denne legeringen. Den sterkeste ikke-kadmium-legeringen er BAG-22, 49% sølv med mangan, men den er litt gummiaktig i flyten. BAG-24, 50 % sølv, er kadmiumfri og er et kompromiss.  Den flyter godt, men er omtrent 40 % svakere enn BAG-3 og BAG-22.

    Vi foretrekker sterkt Black Flux, selv om mange lodder vellykket med White Flux. I begge tilfeller er de tydelige høytemperaturflukser. I tillegg finner vi at renset Black Flux gir bedre flyt og sterkere fuger enn vanlig Black Flux.  

    Det siste området hvor feil er vanlige er i felles design. Trente sveisere ønsker vanligvis å sette sammen delene og deretter kjøre en perle. Når de lodde, ønsker de å sette sammen delene og deretter suge loddelegeringen inn i skjøten.   

    Ved lodding av karbid er det ofte mye mer effektivt å flusse sidene og bunnen av hakket, og deretter legge biter av flusslegertråd under karbiden.  Alt du gjør da er å varme til karbiden legger seg på plass.   

    Standarden bør være at karbiden sprekker eller stålet revner før skjøten svikter.