Як паяти карбід вольфраму?

    Вироби з карбіду вольфраму використовуються в багатьох сферах застосування, включаючи ріжучі інструменти, свердління, штампування та багато інших застосувань. Цементований карбід забезпечує чудову зносостійкість і подовжує термін служби цих різних зносостійких і ріжучих інструментів. Оскільки його основним компонентом є вольфрам, який є рідкісним і невідновлюваним ресурсом, ціна цементованого карбіду є відносно високою. Крім того, твердий сплав має відносно високу твердість, а його міцність на вигин значно нижча, ніж у інших металів, наприклад сталі. З цих двох причин твердий сплав необхідно з’єднувати з іншими металами різними способами, наприклад, через різьбові з’єднання, затискання та зварювання. У цій статті йдеться про те, як паяти карбід вольфраму на інших металах.

1. Що таке карбід вольфраму?

    Карбід вольфраму (WC), також відомий як цементований карбід, є композиційним матеріалом, виготовленим методом порошкової металургії. Порошок WC змішують зі зв’язуючим металом, як правило, кобальтом або нікелем, ущільнюють у заготовках, а потім спікають у печі. Термін «цементований» стосується частинок карбіду вольфраму, захоплених металевим сполучним матеріалом і «цементованих» разом, утворюючи металургійний зв’язок між частинками карбіду вольфраму та сполучним (WC-Co) у процесі спікання. Промисловість цементованого карбіду зазвичай називає цей матеріал просто «карбідом», хоча терміни карбід вольфраму та цементований карбід використовуються як синоніми.  Карбід демонструє високу міцність на стиск, протистоїть прогину та зберігає значення твердості за високих температур, фізична властивість, особливо корисна при різанні металу. 

2 . Дві точки для забезпечення успіху в паянні карбіду вольфраму

A. Управління напругами, викликаними диференціальним розширенням

B. Швидкість скорочення вихідних матеріалів і змочування карбіду припоєм

    Під час нагрівання та охолодження основний метал зазвичай розширюється та стискається з більшою швидкістю, ніж карбід.  Карбід вольфраму має швидкість теплового розширення приблизно в 1/3-1/2 від сталі.  Коли паяний вузол охолоне, у карбіді може виникнути залишкова напруга.  Завжди рекомендується повільне рівномірне охолодження карбіду, щоб уникнути напруги та можливого розтріскування. Загартування не рекомендується, оскільки це може спричинити тріщини в карбідах через швидке скорочення основного металу.

3. Як вибрати припій

    Карбід вольфраму важко змочити. Срібні припої з невеликими добавками нікелю (Ni) зазвичай використовуються для пайки карбідів зі сталлю. Звичайно, як карбід, так і сталь повинні бути чистими, щоб розплавлений припой міг повністю змочити сполучені поверхні. Необхідно відшліфувати поверхню твердого сплаву, щоб створити чисту поверхню для пайки. Шліфування також має перевагу вирівнювання топографії поверхні карбіду, що може сприяти змочуванню та адгезії припою. Сталеві компоненти так само потрібно очистити, щоб видалити будь-який залишковий жир, масло, бруд або інші поверхневі забруднення.  

    ·Комерційно доступні срібні припої з невеликими добавками нікелю (Ni) і марганцю (Mn) легко змочують поверхні цементованого карбіду. Ці припої зазвичай виявляють хороше змочування карбідів вольфраму.  Рекомендується вибирати припой для пайки з якомога нижчою температурою пайки, щоб зменшити залишкові напруги в з’єднанні.  

Для застосуваннякатіонів, що включає пайку великих карбідів, часто використовується сендвіч-припій.  Якщо дрібні карбіди (1/2 дюйма2) не можуть бути використані, сендвіч-сплав є корисним для запобігання розтріскування та деформації карбіду. Ці триметали покриті твердим наповнювачем, прикріпленим до обох сторін мідного сердечника.  

    ·Хоча багато дискусій точилося навколо пайки карбіду вольфраму (WC), було б неправильно, якби ми не згадали про полікристалічний алмаз або PCD. Температура пайки для PCD зазвичай підтримується нижче 1382°F (750°C), щоб уникнути деградації алмазу.  Часто виробники PCD-наконечників для сталевих корпусів використовують низькотемпературний припой із високим вмістом срібла, такий як припой BAg-24.  Деякі виробники використовують припой без нікелю або марганцю, наприклад, припой BAg-5 або BAg-7, з нижчою температурою плавлення та меншими властивостями змочування карбіду та сталі.

    Паяльний флюс використовується для запобігання окисленню поверхонь, що з’єднуються, під час нагрівання вузла.  Порошок флюсу використовується із звичайними срібними припоями.  Виробники припоїв і флюсів зазвичай рекомендують чорний флюсовий порошок, оскільки він містить бор і ефективніший за високих температур.

    Існує кілька твердих сплавів, які використовуються для отримання карбіду. Класика - BAG-3, 50% срібла з кадмієм.  Це чудовий продукт, але він містить кадмій. Зазвичай використовується BAG-7, 56% срібла з оловом, оскільки він легко змочується; однак це дуже слабкий твердий припой, і з цим сплавом часто руйнується з’єднання. Найміцнішим некадмієвим сплавом є BAG-22, 49% срібла з марганцем, але він трохи липкий у потоці. BAG-24, 50% срібло, не містить кадмію і є компромісним рішенням.  Він добре тече, але приблизно на 40% слабший, ніж BAG-3 і BAG-22.

    Ми настійно віддаємо перевагу Black Flux, хоча багато успішно паяють White Flux. В обох випадках це явно високотемпературні потоки. Крім того, ми виявили, що очищений Black Flux забезпечує кращий потік і міцніші з’єднання, ніж звичайний Black Flux.  

    Останньою областю, де часто трапляються помилки, є дизайн з’єднань. Навчені зварювальники зазвичай хочуть зібрати деталі, а потім запустити буртик. Коли вони паяють, вони хочуть зібрати деталі, а потім ввести твердий припой у з’єднання.   

    Під час пайки твердого сплаву часто набагато ефективніше обробити флюсом бічні та нижню частину виїмки, а потім підкласти шматки флюсованого дроту під карбід.  Все, що вам потрібно зробити, це нагріти, поки карбід не займе місце.   

    Стандартом має бути те, що карбід розривається або сталь розривається до того, як з’єднання виходить з ладу.