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6 Fundamentos de la soldadura fuerte del carburo cementado

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Carburo cementado es un nombre general de aleación preparada por pulvimetalurgia a partir de 9 tipos de metal carburos de los grupos IVa, Va y VIa de la tabla periódica de los elementos y metales del grupo del hierro como el Fe, el Co y el Ni.

La fase de carburo hace que la aleación tenga una gran dureza y resistencia al desgaste, mientras que la fase de ligante dota a la aleación de cierta resistencia y tenacidad.

Según su composición, los carburos cementados pueden dividirse en cinco categoríascarburos cementados a base de carburo de wolframio, carburos cementados a base de carburo de titanio, carburos cementados recubiertos, carburos cementados a base de acero y otros carburos cementados.

Según su ámbito de aplicación, el carburo cementado puede dividirse en cuatro categoríasHerramientas de corte de carburo de tungsteno cementado, moldes de carburo de tungsteno cementado, carburo de tungsteno cementado herramientas de medición y piezas resistentes al desgaste, y carburo cementado para minería geología del petróleo.

En general, los carburos cementados de WC Co son ampliamente utilizados, tales como herramientas de cortematrices de estirado de metales, matrices de estampadoHerramientas de medición para hierro fundido, metales no ferrosos y sus aleaciones, y piezas resistentes al desgaste para maquinaria de minería y exploración geológica;

Las aleaciones WC Ti Co se utilizan principalmente para corte de acero;

Las aleaciones WC TiC - (NbC) - Co se utilizan principalmente para cortar piezas de materiales de gran dureza.

Aunque otros tipos de carburos cementados han hecho grandes progresos en los últimos años y han logrado un gran éxito en algunas aplicaciones especiales, la serie WC Co (es decir, tipo YG) carburos cementados tienen muy excelentes propiedades mecánicas integrales, que son los carburos cementados más utilizados y utilizados en la industria.

1. Problemas encontrados en la soldadura fuerte con carburo cementado

La soldabilidad del carburo cementado es escasa.

Esto se debe a que el contenido en carbono de carburo cementado es elevado, y la superficie sin limpiar suele contener más carbono libre, lo que dificulta la humectación de la soldadura.

Además, el carburo cementado es fácil de oxidar y formar película de óxido en temperatura de soldaduraque también afectará a la humectabilidad de la soldadura.

Por lo tanto, la limpieza de la superficie antes de soldadura es muy importante para mejorar la humectabilidad del metal de aportación de soldadura fuerte sobre el carburo cementado.

Si es necesario, pueden adoptarse medidas como el cobreado o el niquelado de la superficie.

Otro problema de la soldadura fuerte con carburo cementado es que la unión se agrieta con facilidad.

Esto se debe a que su coeficiente de dilatación lineal es sólo la mitad del del acero con bajo contenido en carbono.

Cuando el carburo cementado se suelda con la matriz de este tipo de acero, se generará una gran tensión térmica en la unión, lo que provocará el agrietamiento de la misma.

Por lo tanto, deben tomarse medidas de prevención de grietas al soldar carburo cementado con diferentes materiales.

2. Tratamiento de superficies antes de la soldadura

Antes de soldar, deben eliminarse cuidadosamente los óxidos, la grasa, la suciedad y la pintura de la superficie de la pieza, ya que la soldadura fundida no puede humedecer la superficie de las piezas que no se han limpiado, ni rellenar el hueco de unión.

A veces, para mejorar la soldabilidad del metal base y la resistencia a la corrosión de la unión soldada, las piezas deben recubrirse previamente con una determinada capa metálica antes de la soldadura fuerte.

(1) La mancha de aceite puede eliminarse con disolvente orgánico

Los disolventes orgánicos más comunes son el alcohol, el tetracloruro de carbono, la gasolina, el tricloroetileno, el dicloroetano y el tricloroetano.

Durante la producción de lotes pequeños, el cero puede limpiarse sumergiéndolo en disolvente orgánico.

El más utilizado en la producción en serie es el desengrasado en vapor de disolvente orgánico.

Además, pueden obtenerse resultados satisfactorios en solución alcalina caliente.

Por ejemplo, las piezas de acero se pueden desengrasar por inmersión en una solución de sosa cáustica 10% a 70-80 ℃, y las piezas de cobre y aleaciones de cobre se pueden limpiar en una solución de 50 g de fosfato trisódico, 50 g de bicarbonato sódico y 1 L de agua a una temperatura de 60-80 ° C.

Las piezas también pueden desengrasarse con detergente y luego limpiarse cuidadosamente con agua.

Cuando la superficie de la pieza puede humedecerse completamente con agua, indica que se ha eliminado la grasa superficial.

Para piezas pequeñas de forma compleja y gran cantidad, la limpieza por ultrasonidos también puede utilizarse en ranuras especiales.

La eficacia de eliminación de aceite por ultrasonidos es alta.

(2) Eliminación de óxidos

Antes de la soldadura fuerte, los óxidos de la superficie de la pieza pueden procesarse mediante métodos mecánicos, métodos de grabado químico y métodos de grabado electroquímico.

Lima, cepillo metálico, papel de lija, muela abrasiva y chorro de arena puede utilizarse para eliminar la película de óxido de la superficie cuando se limpia por método mecánico.

La limpieza con lima y papel de lija se utiliza para la producción de una sola pieza, y la ranura que se forma durante la limpieza también favorece la humectación y el esparcimiento de la soldadura.

Muela abrasiva, cepillo metálico, chorro de arena y otros métodos se utilizan en la producción por lotes.

La limpieza mecánica no es adecuada para la superficie de aluminio, aleación de aluminio y aleación de titanio.

(3) Superficie de metal base recubierta de metal

El principal objetivo del metalizado en la superficie del metal base es mejorar la soldabilidad de algunos materiales y aumentar la humectabilidad de la soldadura con el metal base;

Evitar que la interacción entre el metal base y el metal de aportación afecte negativamente a la calidad de la unión, por ejemplo, evitando las grietas y reduciendo los compuestos intermetálicos frágiles en la interfaz;

Como capa de soldadura, simplifica el proceso de montaje y mejora la productividad.

3. Materiales de soldadura

(1) Metal de relleno

Herramienta de soldadura acero y aleaciones duras suelen utilizar metales de aportación de cobre puro, cobre-zinc y cobre-plata.

El cobre puro tiene buena humectabilidad para todo tipo de carburos cementados, pero el mejor efecto puede obtenerse mediante soldadura fuerte en atmósfera reductora de hidrógeno.

Al mismo tiempo, debido a la elevada temperatura de soldadura, la tensión en la unión es grande, lo que provoca un aumento de la tendencia a la fisuración.

La resistencia a la cizalladura de la junta con la tradicional pura soldadura fuerte del cobre es de unos 150MPa, y la plasticidad de la junta también es alta, pero no es adecuada para trabajos a alta temperatura.

El metal de aportación de cobre-zinc es el más utilizado para la soldadura fuerte de aceros para herramientas y carburos cementados.

Con el fin de mejorar la humectabilidad del metal de aportación y la resistencia de la unión, el Mn, Ni, Fe y otros elementos de aleación suelen añadirse al metal de aportación.

Por ejemplo, se añade 4% w (Mn) a B-Cu58ZnMn para que la resistencia al cizallamiento de las uniones soldadas de carburo cementado alcance 300~320MPa a temperatura ambiente y se mantenga 220~240MPa a 320 ° C.

Mediante la adición de una pequeña cantidad de Co sobre la base de B-Cu58ZnMn, la resistencia al cizallamiento de la unión soldada puede alcanzar 350MPa, y tiene mayor tenacidad al impacto y resistencia a la fatiga, lo que mejora significativamente la vida útil de las herramientas y los útiles de perforación de rocas.

El punto de fusión del metal de aportación de cobre plateado es bajo, y la tensión térmica generada por la unión soldada es pequeña, lo que favorece la reducción de la tendencia al agrietamiento del carburo cementado durante la soldadura fuerte.

Para mejorar la humectabilidad del metal de aportación y mejorar la resistencia y la temperatura de trabajo de la unión, a menudo se añaden Mn, Ni y otros elementos de aleación al metal de aportación.

Por ejemplo, el metal de aportación B-Ag50CuZnCdNi tiene una excelente humectabilidad con el carburo cementado, y la unión soldada tiene buenas propiedades integrales.

Además de los tres tipos de soldaduras anteriores, las soldaduras basadas en Mn y Ni, como B-Mn50NiCuCrCo y B-Ni75CrSiB, pueden utilizarse para carburos cementados que operan por encima de 500 ° C y requieren una alta resistencia de la unión.

Para la soldadura fuerte de aceros rápidos, se utilizan metales de aportación para soldadura fuerte Debe seleccionarse una temperatura de soldadura fuerte y una temperatura de enfriamiento que coincidan.

Este tipo de metales de aportación para soldadura fuerte puede dividirse en dos categorías.

Una es la de los metales de aportación para soldadura fuerte de tipo ferromanganeso, que se componen principalmente de ferromanganeso y bórax.

La resistencia al cizallamiento de las uniones soldadas suele ser de unos 100 MPa, pero las uniones son propensas a las grietas.

La otra son aleaciones especiales de cobre que contienen Ni, Fe, Mn y Si.

Las uniones soldadas con él no son propensas a las grietas, y la resistencia al cizallamiento puede aumentar hasta 300MPa.

(2) Flujo y gas protector

La selección del fundente de soldadura fuerte deberá coincidir con el metal base a soldar y el metal de aportación de soldadura fuerte seleccionado.

Lectura relacionada: Fundente de soldadura: cómo seleccionar y utilizar correctamente

Al soldar acero para herramientas y carburo cementado, el fundente utilizado es principalmente bórax y ácido bórico, y se añade algo de fluoruro (KF, NaF, CaF2, etc.).

Las soldaduras de cobre-zinc están equipadas con los fundentes FB301, FB302 y FB105, y las soldaduras de cobre-plata están equipadas con los fundentes FB101 ~ FB104.

Cuando se utiliza metal de aportación especial para soldadura fuerte acero rápidoSe utiliza principalmente fundente de bórax.

Para evitar la oxidación del acero para herramientas durante el calentamiento de la soldadura fuerte y evitar la limpieza después de la soldadura, se puede utilizar la soldadura fuerte con gas de protección.

El gas de protección puede ser gas inerte o gas reductor, y se requiere que el punto de rocío del gas sea inferior a - 40 ℃.

El carburo cementado puede soldarse bajo la protección del hidrógeno, y el punto de rocío del hidrógeno necesario debe ser inferior a - 59 ℃.

4. Proceso de soldadura

El acero para herramientas debe limpiarse antes de la soldadura fuerte, y la superficie mecanizada no debe ser demasiado lisa para facilitar la humectación y el esparcimiento de los materiales y fundentes.

La superficie del carburo cementado se someterá a chorro de arena antes de la soldadura fuerte, o se pulirá con carburo de silicio o muela de diamante para eliminar el exceso de carbono en la superficie, de modo que pueda ser humedecida por el metal de aportación durante la soldadura fuerte.

El carburo cementado que contiene carburo de titanio es difícil de humedecer, por lo que se aumenta la humectabilidad de la soldadura fuerte recubriendo su superficie con pasta de óxido de cobre o de óxido de níquel de una forma nueva y horneándola en una atmósfera reductora para que el cobre o el níquel pasen a la superficie.

La soldadura fuerte de los aceros al carbono para herramientas debe realizarse preferentemente antes o al mismo tiempo que el proceso de enfriamiento.

Si la soldadura fuerte se realiza antes del proceso de temple, la temperatura de solidificación del metal de aportación utilizado deberá ser superior al intervalo de temperatura de temple, de modo que la soldadura pueda seguir teniendo suficiente resistencia cuando se recaliente a la temperatura de temple sin que se produzcan fallos.

Cuando se combinen la soldadura fuerte y el temple, se seleccionará el metal de aportación con temperatura de solidificación próxima a la temperatura de temple.

La gama de composición de los aceros aleados para herramientas es muy amplia.

El metal de aportación de soldadura fuerte, el proceso de tratamiento térmico y la tecnología de combinación de los procesos de soldadura fuerte y tratamiento térmico deben determinarse en función de las características específicas de cada caso. tipo de aceropara obtener un buen rendimiento conjunto.

La temperatura de temple del acero rápido suele ser superior a la temperatura de fusión de las soldaduras de cobre plateado y cobre-zinc, por lo que es necesario realizar el temple antes de la soldadura fuerte y la soldadura fuerte durante o después del revenido secundario.

Si el enfriamiento debe realizarse después de la soldadura fuerte, sólo puede utilizarse el metal de aportación especial antes mencionado para la soldadura fuerte.

Cuando se sueldan herramientas de acero rápido, conviene utilizar un horno de coque.

Cuando el metal de aportación se funde, sacar la herramienta e inmediatamente presurizarla, extruir el exceso de metal de aportación, conducir enfriamiento en aceite, y luego templar a 550~570 ℃.

Al soldar la herramienta de carburo cementado con la varilla de la herramienta de acero, es aconsejable aumentar la holgura de la costura de soldadura fuerte y aplicar junta de compensación de plástico en la costura de soldadura fuerte, y enfriamiento lento después de la soldadura para reducir la tensión de soldadura fuerte, prevenir grietas y prolongar la vida útil del conjunto de la herramienta de carburo cementado.

5. Limpieza después de la soldadura

La mayor parte de los residuos de fundente corroen la unión soldada y también dificultan su inspección, por lo que es necesario limpiarlos.

El residuo de fundente en la soldadura se lavará con agua caliente o con una mezcla general de eliminación de escoria y, a continuación, se decapará con la solución de decapado adecuada para eliminar la película de óxido en la herramienta base.

Sin embargo, no utilice solución de ácido nítrico para evitar la corrosión del metal de soldadura.

Los residuos de fundente de soldadura orgánico pueden limpiarse con gasolina, alcohol, acetona y otros disolventes orgánicos;

Los residuos de óxido de zinc y cloruro de amonio son muy corrosivos, por lo que deben limpiarse en una solución de NaOH 10% y, a continuación, con agua caliente o fría.

Los residuos de bórax y fundente bórico se solucionan generalmente por métodos mecánicos o por inmersión prolongada en agua hirviendo.

6. Inspección de la calidad de la soldadura fuerte

Los métodos de inspección de las uniones soldadas pueden dividirse en inspección no destructiva e inspección destructiva.

Se trata principalmente de métodos de ensayo no destructivos:

(1) Inspección visual.

(2) Prueba de tinción y prueba de fluorescencia.

Estos dos métodos se utilizan principalmente para comprobar los defectos como microfisuras, orificios de ventilación y holguras que no pueden detectarse en la inspección de aspecto.

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