Como soldar o carboneto de tungstênio?

    Os produtos de carboneto de tungstênio são usados em muitas aplicações, incluindo ferramentas de corte, perfuração, puncionamento e inúmeras outras aplicações. O Metal Duro fornece resistência superior ao desgaste e prolonga a vida útil dessas diversas ferramentas de corte e desgaste. Como seu principal componente é o tungstênio, um recurso raro e não renovável, o preço do metal duro é relativamente alto. Além disso, o metal duro tem uma dureza relativamente alta e sua resistência à flexão é muito inferior à de outros metais, como o aço. Por estas duas razões, o metal duro deve ser conectado a outros metais de diferentes maneiras, como através de conexões roscadas, fixação e soldagem. Este artigo fala sobre como brasar o carboneto de tungstênio em outros metais.

1. O que é carboneto de tungstênio?

    O carboneto de tungstênio (WC), também conhecido como carboneto cimentado, é um material compósito fabricado por um processo denominado metalurgia do pó. O pó de WC é misturado com um metal aglutinante, geralmente cobalto ou níquel, compactado em uma ferramenta de pré-forma e depois sinterizado em um forno. O termo “cimentado” refere-se às partículas de carboneto de tungstênio sendo capturadas no material ligante metálico e “cimentadas” juntas, formando uma ligação metalúrgica entre as partículas de carboneto de tungstênio e o ligante (WC-Co), no processo de sinterização. A indústria de metal duro comumente se refere a este material simplesmente como “carboneto”, embora os termos carboneto de tungstênio e metal duro sejam usados ​​indistintamente.  O metal duro apresenta alta resistência à compressão, resiste à deflexão e mantém seus valores de dureza em altas temperaturas, uma propriedade física especialmente útil em aplicações de corte de metal. 

2. Dois pontos para garantir o sucesso na brasagem do carboneto de tungstênio

A.Gerenciando as tensões causadas pela expansão diferencial

B. Taxas de contração dos materiais originais e umedecimento do metal duro pela liga de brasagem

    Durante o aquecimento e o resfriamento, o metal original normalmente se expande e contrai a uma taxa mais alta do que o metal duro.  O carboneto de tungstênio tem uma taxa de expansão térmica de aproximadamente 1/3 a 1/2 da do aço.  Quando o conjunto soldado esfria, a tensão residual pode se acumular dentro do metal duro.  O resfriamento lento e uniforme do metal duro é sempre recomendado para evitar tensões e possíveis rachaduras. A têmpera não é recomendada, pois pode causar rachaduras nos carbonetos devido à rápida contração do metal base original.

3. Como escolher a liga de brasagem

    O carboneto de tungstênio é difícil de molhar. Ligas de prata para brasagem com pequenas adições de níquel (Ni) são normalmente usadas para brasar carbonetos em aço. É claro que tanto o metal duro quanto o aço devem estar limpos para que a liga de brasagem fundida possa molhar completamente as superfícies de contato. É necessário lixar a superfície de metal duro para criar uma superfície limpa para brasagem. A retificação também tem a vantagem de achatar a topografia da superfície do metal duro, o que pode auxiliar na umedecimento e adesão da liga de brasagem. Da mesma forma, os componentes de aço precisariam ser limpos para remover qualquer resíduo de graxa, óleo, sujeira ou outros contaminantes superficiais.  

    ·As ligas de prata brasadas comercialmente disponíveis com pequenas adições de níquel (Ni) e manganês (Mn) molharão facilmente as superfícies de metal duro. Essas ligas de brasagem normalmente apresentam boa umectação de carbonetos de tungstênio.  Recomenda-se selecionar um metal de adição de brasagem com a temperatura de brasagem mais baixa possível para diminuir as tensões residuais dentro da junta.  

Para aplicaçãocátions envolvendo a brasagem de carbonetos grandes, uma liga de brasagem sanduíche é frequentemente usada.  Se pequenos carbonetos (1/2 polegada2) não puderem ser utilizados, uma liga sanduíche é benéfica na prevenção de rachaduras e empenamento do metal duro. Esses trimetais são revestidos com uma carga de brasagem ligada a ambos os lados de um núcleo de cobre.  

    ·Embora grande parte da discussão tenha girado em torno da brasagem de carboneto de tungstênio (WC), estaríamos errados se não mencionássemos diamante policristalino ou PCD. A temperatura de brasagem para PCD é geralmente mantida abaixo de 750 °C (1382°F) para evitar a degradação do diamante.  Freqüentemente, os fabricantes de pontas de PCD para corpos de aço usam um metal de adição para brasagem de baixa temperatura e alto teor de prata, como uma liga de brasagem BAg-24.  Alguns fabricantes usam uma liga de brasagem sem níquel ou manganês, como a liga de brasagem BAg-5 ou BAg-7, com temperaturas de fusão mais baixas e menos propriedades umectantes do metal duro e do aço.

    Um fluxo de brasagem é utilizado para evitar a oxidação das superfícies a serem unidas durante o aquecimento do conjunto.  O pó de fluxo é usado com ligas de prata comuns para brasagem.  O pó de fluxo preto é normalmente recomendado pelos fabricantes de brasagem e fluxo, pois contém adição de boro e é mais eficaz em temperaturas mais altas.

    Existem várias ligas de brasagem usadas para metal duro. O clássico é o BAG-3, 50% prata com cádmio.  Este é um excelente produto, mas contém cádmio. Comumente usado é o BAG-7, 56% prata com estanho, porque molha facilmente; entretanto, é uma liga de brasagem muito fraca e falhas nas juntas são comuns com esta liga. A liga sem cádmio mais forte é a BAG-22, 49% prata com manganês, mas é um pouco pegajosa no fluxo. BAG-24, 50% prata, não contém cádmio e é um compromisso.  Flui bem, mas é cerca de 40% mais fraco que o BAG-3 e o BAG-22.

    Preferimos fortemente o Black Flux, embora muitos soldem com sucesso com o White Flux. Em ambos os casos, são claramente fluxos de alta temperatura. Além disso, descobrimos que o Black Flux purificado proporciona melhor fluxo e juntas mais fortes do que o Black Flux comum.  

    A última área onde os erros são comuns é no projeto conjunto. Soldadores treinados geralmente desejam montar as peças e depois executar um cordão. Quando eles soldam, eles querem montar as peças e depois inserir a liga de brasagem na junta.   

    Ao brasar metal duro, geralmente é muito mais eficaz aplicar fluxo nas laterais e na parte inferior do entalhe e, em seguida, colocar pedaços de fio de liga fundida sob o metal duro.  Tudo o que você faz é aquecer até que o carboneto se estabeleça no lugar.   

    O padrão deve ser que o metal duro se rompa ou o aço rasgue antes que a junta falhe.