Hur hårdlöder man volframkarbiden?

    Volframkarbidprodukter används i många applikationer, inklusive skärverktyg, borrning, stansning och många andra applikationer. Hårdmetall ger överlägsen slitstyrka och förlänger livslängden på dessa olika slit- och skärverktyg. Eftersom dess huvudkomponent är volfram, som är en sällsynt och icke-förnybar resurs, är priset på hårdmetall relativt högt. Dessutom har hårdmetall en relativt hög hårdhet, och dess böjhållfasthet är mycket lägre än hos andra metaller, såsom stål. Av dessa två skäl måste hårdmetall anslutas till andra metaller på olika sätt, såsom genom gängade anslutningar, fastspänning och svetsning. Den här artikeln talar om hur man hårdlöder volframkarbiden på andra metaller.

1. Vad är volframkarbid?

    Volframkarbid (WC), även kallad hårdmetall, är ett kompositmaterial som tillverkas genom en process som kallas pulvermetallurgi. WC-pulver blandas med en bindemetall, vanligtvis kobolt eller nickel, komprimeras i ett förformverktyg och sintras sedan i en ugn. Termen "hårdmetall" syftar på att volframkarbidpartiklarna fångas upp i det metalliska bindemedelsmaterialet och "cementeras" tillsammans, vilket bildar en metallurgisk bindning mellan volframkarbidpartiklarna och bindemedlet (WC-Co), i sintringsprocessen. Hårdmetallindustrin refererar vanligtvis till detta material som helt enkelt "karbid", även om termerna volframkarbid och hårdmetall används omväxlande.  Hårdmetall uppvisar hög tryckhållfasthet, motstår nedböjning och behåller sina hårdhetsvärden vid höga temperaturer, en fysisk egenskap som är särskilt användbar i metallbearbetningstillämpningar. 

2 . Två punkter för att säkerställa framgången med att löda volframkarbiden

A. Hantera spänningar orsakade av differentiell expansion

B. Sammandragningshastigheter för modermaterial och vätning av hårdmetallen av hårdlödningslegeringen

    Under uppvärmning och kylning kommer basmodermetallen typiskt att expandera och dra ihop sig i en högre hastighet än karbiden.  Volframkarbid har en termisk expansionshastighet på ungefär 1/3 till 1/2 av stål.  När den hårdlödda enheten svalnar kan kvarvarande spänning byggas in i karbiden.  Långsam jämn kylning av hårdmetallen rekommenderas alltid för att undvika påfrestning och eventuell sprickbildning. Släckning rekommenderas inte eftersom det kan orsaka sprickor i karbiderna på grund av den snabba sammandragningen av grundmetallen.

3. Hur man väljer hårdlödningslegering

    Volframkarbid är svår att blöta. Silverlödningslegeringar med små tillsatser av nickel (Ni) används vanligtvis för att löda karbider till stål. Naturligtvis måste både hårdmetallen och stålet vara rena så att den smälta hårdlödningslegeringen kan väta de sammankopplade ytorna helt. Det är nödvändigt att slipa hårdmetallytan för att skapa en ren yta för lödning. Slipning har också fördelen att tillplatta karbidens yttopografi, vilket kan hjälpa till med vätning och vidhäftning av lödlegering. Stålkomponenter skulle på samma sätt behöva rengöras för att ta bort eventuellt kvarvarande fett, olja, smuts eller andra ytföroreningar.  

    · Kommersiellt tillgängliga silverlödlegeringar med små tillsatser av nickel (Ni) och mangan (Mn) kommer lätt att väta hårdmetallytor. Dessa hårdlödningslegeringar uppvisar typiskt god vätning av volframkarbider.  Det rekommenderas att välja en lödspackel med lägsta möjliga lödtemperatur för att minska kvarvarande spänningar i fogen.  

För applikatjoner som involverar hårdlödning av stora karbider, används ofta en sandwich-lodlegering.  Om små karbider (1/2 tum2) inte kan användas, är en sandwichlegering fördelaktig för att förhindra sprickbildning och skevhet av karbiden. Dessa trimetaller är klädda med ett lödfyllmedel som är förbundet med båda sidor av en kopparkärna.  

    · Även om mycket av diskussionen har handlat om hårdlödning av volframkarbid (WC), skulle vi ha fel om vi inte nämnde polykristallin diamant eller PCD. Hårdlödningstemperaturen för PCD hålls i allmänhet under 1382°F (750°C) för att undvika nedbrytning av diamanten.  Ofta kommer tillverkare av PCD-spetsar till stålkroppar att använda en lågtemperatur-, högsilverlodfyllningsmetall, såsom en BAg-24-lodlegering.  Vissa tillverkare använder en hårdlödningslegering utan nickel eller mangan, såsom BAg-5 eller BAg-7 hårdlödningslegering, med lägre smälttemperaturer och mindre vätningsegenskaper hos karbiden och stålet.

    Ett lödningsflöde används för att förhindra oxidation av ytorna som ska sammanfogas under uppvärmningen av enheten.  Fluxpulver används med vanliga silverlödningslegeringar.  Svart flussmedelspulver rekommenderas vanligtvis av löd- och flusstillverkare eftersom det har tillsats av bor och är mer effektivt vid högre temperaturer.

    Det finns flera hårdlödningslegeringar som används för hårdmetall. Klassikern är BAG-3, 50% silver med kadmium.  Detta är en utmärkt produkt, men den har kadmium. Vanligtvis används BAG-7, 56% silver med tenn, eftersom den lätt väter ut; det är dock en mycket svag hårdlödningslegering och fogbrott är vanligt med denna legering. Den starkaste icke-kadmiumlegeringen är BAG-22, 49% silver med mangan, men den är lite gummiaktig i flödet. BAG-24, 50% Silver, är kadmiumfri och är en kompromiss.  Den flyter bra men är ca 40 % svagare än BAG-3 och BAG-22.

    Vi föredrar starkt Black Flux, även om många löder framgångsrikt med White Flux. I båda fallen är det tydligt höga temperaturflöden. Dessutom finner vi att renat Black Flux ger bättre flyt och starkare fogar än vanligt Black Flux.  

    Det sista området där misstag är vanliga är i fogdesign. Utbildade svetsare vill vanligtvis montera delarna och sedan köra en pärla. När de löder vill de sätta ihop delarna och sedan suga in lödlegeringen i fogen.   

    Vid hårdlödning av hårdmetall är det ofta mycket effektivare att flussa sidorna och botten av skåran och sedan lägga bitar av flussad legeringstråd under hårdmetallen.  Allt du gör då är att värma tills karbiden sätter sig på plats.   

    Standarden ska vara att hårdmetallen går sönder eller stålet går sönder innan fogen går sönder.