Kako spajkati volframov karbid?

    Izdelki iz volframovega karbida se uporabljajo v številnih aplikacijah, vključno z rezalnimi orodji, vrtanjem, prebijanjem in številnimi drugimi aplikacijami. Cementirani karbid zagotavlja vrhunsko odpornost proti obrabi in podaljšuje življenjsko dobo teh različnih obrabnih in rezalnih orodij. Ker je njegova glavna sestavina volfram, ki je redek in neobnovljiv vir, je cena cementnega karbida razmeroma visoka. Poleg tega ima cementni karbid razmeroma visoko trdoto, njegova upogibna trdnost pa je precej nižja kot pri drugih kovinah, kot je jeklo. Zaradi teh dveh razlogov je treba cementni karbid povezati z drugimi kovinami na različne načine, kot so navojne povezave, vpenjanje in varjenje. Ta članek govori o tem, kako spajkati volframov karbid na druge kovine.

1. Kaj je volframov karbid?

    Volframov karbid (WC), imenovan tudi cementni karbid, je kompozitni material, proizveden s postopkom, imenovanim metalurgija prahu. WC prah se zmeša z vezivno kovino, običajno kobaltom ali nikljem, stisne v orodju za predoblikovanje in nato sintra v peči. Izraz "cementiran" se nanaša na delce volframovega karbida, ki so zajeti v kovinski vezivni material in "cementirani" skupaj, tako da tvorijo metalurško vez med delci volframovega karbida in vezivom (WC-Co) v procesu sintranja. Industrija cementnega karbida ta material običajno imenuje preprosto "karbid", čeprav se izraza volframov karbid in cementni karbid uporabljata izmenično.  Karbid ima visoko tlačno trdnost, je odporen proti upogibu in ohranja svoje vrednosti trdote pri visokih temperaturah, kar je fizikalna lastnost, ki je še posebej uporabna pri rezanju kovin. 

2. Dve točki za zagotovitev uspeha pri spajkanju volframovega karbida

A. Obvladovanje napetosti, ki jih povzroča diferencialna ekspanzija

B. Stopnje kontrakcije osnovnih materialov in omočenje karbida z zlitino spajkanja

    Med segrevanjem in ohlajanjem se osnovna matična kovina običajno širi in krči z večjo hitrostjo kot karbid.  Volframov karbid ima stopnjo toplotnega raztezanja približno 1/3 do 1/2 stopnje toplotnega raztezanja jekla.  Ko se spajkani sklop ohladi, lahko v karbidu nastanejo preostale napetosti.  Vedno je priporočljivo počasno enakomerno ohlajanje karbida, da se izognete obremenitvam in možnim razpokam. Kaljenje ni priporočljivo, saj lahko povzroči razpoke v karbidih zaradi hitrega krčenja osnovne kovine.

3. Kako izbrati zlitino za spajkanje

    Volframov karbid je težko zmočiti. Srebrne trde zlitine z majhnimi dodatki niklja (Ni) se običajno uporabljajo za spajkanje karbidov na jeklo. Seveda morata biti tako karbid kot jeklo čista, da lahko staljena zlitina za spajkanje popolnoma zmoči spojne površine. Potrebno je brušenje površine karbida, da se ustvari čista površina za trdo spajkanje. Brušenje ima tudi prednost, da izravna topografijo površine karbida, kar lahko pomaga pri omočenju in oprijemu zlitine za spajkanje. Podobno bi bilo treba jeklene komponente očistiti, da bi odstranili ostanke maščobe, olja, umazanije ali drugih površinskih onesnaževalcev.  

    ·Komercialno dostopne zlitine za spajkanje srebra z majhnimi dodatki niklja (Ni) in mangana (Mn) zlahka zmočijo površine iz cementnega karbida. Te zlitine za spajkanje običajno kažejo dobro omočenje volframovih karbidov.  Priporočljivo je, da izberete dodano kovino za trdo spajkanje z najnižjo možno temperaturo spajkanja, da zmanjšate preostale napetosti v spoju.  

Za prijavokationov, ki vključujejo spajkanje velikih karbidov, se pogosto uporablja zlitina za spajkanje sendviča.  Če majhnih karbidov (1/2 inch2) ni mogoče uporabiti, je sendvič zlitina koristna pri preprečevanju razpok in zvijanja karbida. Ti trimetali so obloženi s polnilom za spajkanje, ki je pritrjeno na obe strani bakrenega jedra.  

    ·Čeprav je bilo veliko razprav o spajkanju volframovega karbida (WC), bi bilo narobe, če ne bi omenili polikristalnega diamanta ali PCD. Temperatura trdega spajkanja za PCD je na splošno pod 1382 °F (750 °C), da se prepreči degradacija diamanta.  Proizvajalci konic PCD za jeklena telesa bodo pogosto uporabljali nizkotemperaturno polnilo za spajkanje z visoko vsebnostjo srebra, kot je zlitina za spajkanje BAg-24.  Nekateri proizvajalci uporabljajo zlitino za spajkanje brez niklja ali mangana, kot je zlitina za spajkanje BAg-5 ali BAg-7, z nižjo temperaturo taline in slabšimi močnimi lastnostmi karbida in jekla.

    Talilo za trdo spajkanje se uporablja za preprečevanje oksidacije površin, ki jih je treba spojiti med segrevanjem sklopa.  Talilnik v prahu se uporablja z običajnimi zlitinami za spajkanje srebra.  Proizvajalci spajkalnikov in talil običajno priporočajo črni prašek za talilo, saj vsebuje bor in je bolj učinkovit pri višjih temperaturah.

    Za karbid se uporablja več zlitin za trdo spajkanje. Klasika je BAG-3, 50% srebro s kadmijem.  To je odličen izdelek, vendar vsebuje kadmij. Običajno se uporablja BAG-7, 56% srebro s kositrom, ker se hitro zmoči; vendar je to zelo šibka zlitina za trdo spajkanje in okvara spoja je pogosta pri tej zlitini. Najmočnejša zlitina brez kadmija je BAG-22, 49% srebra z manganom, vendar je v toku nekoliko lepljiva. BAG-24, 50% srebro, je brez kadmija in je kompromis.  Dobro teče, vendar je približno 40 % šibkejši od BAG-3 in BAG-22.

    Zelo raje imamo Black Flux, čeprav mnogi uspešno spajkajo z White Fluxom. V obeh primerih gre očitno za visoke temperaturne tokove. Poleg tega ugotavljamo, da prečiščeni Black Flux zagotavlja boljši pretok in močnejše spoje kot običajni Black Flux.  

    Zadnje področje, kjer so napake pogoste, je oblikovanje spojev. Usposobljeni varilci običajno želijo sestaviti dele in nato zagnati kroglico. Ko spajkajo, želijo sestaviti dele in nato spajkati zlitino v spoj.   

    Pri spajkanju karbida je pogosto veliko učinkoviteje taliti stranice in dno zareze, nato pa pod karbid položiti kose žice iz talilne zlitine.  Vse, kar potem storite, je segrevanje, dokler se karbid ne usede na svoje mesto.   

    Standard bi moral biti, da karbid poči ali jeklo poči, preden spoj odpove.