Cosa rende la brasatura dell'acciaio per utensili e delle leghe dure un processo così critico nella produzione? Questo articolo approfondisce i materiali, le tecniche e le migliori pratiche per una brasatura di successo. Esplorando le proprietà dei diversi materiali per la brasatura e le loro applicazioni, si otterrà un'idea di come migliorare la resistenza e le prestazioni dei giunti in ambienti ad alta sollecitazione. Scoprite come la corretta selezione dei materiali e la preparazione delle superfici possono portare ad assemblaggi di utensili affidabili e duraturi. Continuate a leggere per conoscere gli elementi essenziali che possono ottimizzare i vostri processi di lavorazione dei metalli.
(1) Materiali per brasatura
I materiali per la brasatura di rame puro, rame-zinco e argento-rame sono comunemente utilizzati per la brasatura di acciaio per utensili e leghe dure. Il rame puro ha buone proprietà di bagnatura per varie leghe dure, ma i risultati migliori si ottengono con la brasatura in atmosfera di riduzione di idrogeno.
Tuttavia, a causa dell'elevata brasatura temperatura e le conseguenti elevate sollecitazioni nel giunto, aumenta la tendenza alla fessurazione. I giunti brasati con rame puro hanno una resistenza al taglio di circa 150MPa e una maggiore duttilità, ma non sono adatti per applicazioni ad alta temperatura.
I materiali per brasatura rame-zinco sono i materiali più comunemente utilizzati per la brasatura di acciaio per utensili e leghe dure. Per migliorare le proprietà di bagnatura del materiale di brasatura e la resistenza del giunto, spesso vengono aggiunti al materiale di brasatura elementi di lega come Mn, Ni, Fe, ecc.
Ad esempio, l'aggiunta di 4% Mn in B-Cu58ZnMn può raggiungere una resistenza al taglio di 300-320MPa a temperatura ambiente per la brasatura di giunti in lega dura, che può ancora mantenere 220-240MPa a 320℃.
L'aggiunta di una piccola quantità di Co al B-Cu58ZnMn può aumentare la resistenza al taglio del giunto brasato fino a 350MPa e migliorarne la tenacità all'urto e la resistenza alla fatica, aumentando significativamente la durata degli utensili da taglio e della roccia. perforazione strumenti.
I materiali per brasatura argento-rame hanno un punto di fusione più basso, con conseguenti minori sollecitazioni termiche nelle giunzioni brasate e una minore tendenza alla formazione di cricche.
Per migliorare le proprietà di bagnatura del materiale di brasatura e aumentare la resistenza e la temperatura di lavoro del giunto, al materiale di brasatura vengono spesso aggiunti elementi di lega come Mn, Ni, ecc. Ad esempio, il materiale per brasatura B-Ag50CuZnCdNi ha eccellenti proprietà di bagnatura per una lega dura e i giunti brasati hanno buone prestazioni complessive.
Oltre ai tre tipi di materiali per brasatura sopra citati, per le leghe dure che lavorano a temperature superiori a 500℃ e richiedono un'elevata resistenza del giunto, è possibile utilizzare materiali per brasatura a base di Mn e Ni, come B-Mn50NiCuCrCo e B-Ni75CrSiB.
Per la brasatura di acciai ad alta velocità, è necessario scegliere materiali di brasatura speciali che corrispondano alle caratteristiche dell'acciaio. temperatura di brasatura con la temperatura di spegnimento.
Questi materiali per brasatura possono essere suddivisi in due tipi: materiali per brasatura a base di manganese-ferro, composti principalmente da manganese-ferro e borace, con una resistenza al taglio del giunto brasato generalmente intorno ai 100MPa ma con una tendenza alla fessurazione; e leghe speciali di rame contenenti Ni, Fe, Mn e Si, che possono prevenire la fessurazione e aumentare la resistenza al taglio del giunto fino a 300MPa.
(2) Agenti brasanti e gas schermanti
La scelta degli agenti brasanti deve essere compatibile con il materiale di base da brasare e con i materiali di brasatura scelti. Per la brasatura di acciaio per utensili e leghe dure, i principali agenti brasanti sono il borace e l'acido borico, con l'aggiunta di alcuni fluoruri (KF, NaF, CaF2, ecc.).
I materiali per brasatura rame-zinco si usano con gli agenti brasanti FB301, FB302 e FB105, mentre i materiali per brasatura argento-rame si usano con gli agenti brasanti FB101-FB104. Gli agenti brasanti a base di borace sono utilizzati principalmente per la brasatura specializzata di acciaio ad alta velocità.
Per prevenire l'ossidazione dell'acciaio da utensili durante la brasatura ed evitare la necessità di una pulizia post-brasatura, si può ricorrere alla brasatura con schermo a gas. Il gas di schermatura può essere un gas inerte o un gas riducente, con il requisito che il punto di rugiada del gas sia inferiore a -40°C. Le leghe dure possono essere brasate sotto protezione di idrogeno, con un punto di rugiada dell'idrogeno gassoso inferiore a -59°C.
L'acciaio per utensili deve essere pulito prima della brasatura. La superficie non deve essere troppo liscia per la lavorazione meccanica, per facilitare la bagnatura e la diffusione del materiale e dell'agente brasante.
La superficie della lega dura dovrebbe essere sottoposta a un trattamento di sabbiatura prima della brasatura, oppure essere lucidata con carburo di silicio o mole diamantate per rimuovere il carbonio in eccesso e facilitare la bagnatura da parte del materiale di brasatura.
Leghe dure contenenti titanio carburo sono difficili da bagnare. Un nuovo metodo consiste nell'applicare una pasta di ossido di rame o di nichel sulla superficie e cuocerla in atmosfera riducente per trasferire il rame o il nichel sulla superficie, aumentando così le proprietà di bagnatura del materiale di brasatura.
La brasatura dell'acciaio da utensili al carbonio è preferibile che venga effettuata prima o contemporaneamente alla processo di tempra.
Se la brasatura viene eseguita prima del processo di tempra, la temperatura della linea di solidità del materiale brasante deve essere superiore all'intervallo di temperatura di tempra per garantire che il giunto abbia ancora una resistenza sufficiente quando viene riscaldato alla temperatura di tempra senza cedimenti.
Quando la brasatura e la tempra vengono eseguite insieme, si devono scegliere materiali per brasatura con temperature della linea del solido vicine alla temperatura di tempra.
La gamma di composizione degli acciai legati per utensili è ampia e i materiali di brasatura, i processi di trattamento termico e le tecniche per combinare brasatura e trattamento termico devono essere determinati in base al tipo di acciaio specifico per ottenere buone prestazioni del giunto.
La temperatura di tempra dell'acciaio rapido è generalmente superiore alla temperatura di fusione dei materiali per la brasatura argento-rame e rame-zinco. Pertanto, la tempra deve essere effettuata prima della brasatura e la brasatura deve essere eseguita durante o dopo il rinvenimento secondario.
Se dopo la brasatura è necessario eseguire lo spegnimento, è possibile utilizzare solo i materiali di brasatura specializzati di cui sopra. Per la brasatura di utensili in acciaio ad alta velocità, è opportuno utilizzare un forno a coke.
Dopo la fusione del materiale di brasatura, l'utensile deve essere immediatamente rimosso e premuto per estrudere il materiale di brasatura in eccesso, seguito da olio. tempra e rinvenimento a 550-570°C.
Quando si brasano lame in lega dura su gambi di utensili in acciaio, è consigliabile aumentare la distanza di brasatura e applicare spessori di compensazione plastica nel giunto per ridurre la velocità di raffreddamento dopo la brasatura, riducendo così lo stress da brasatura, prevenendo la formazione di cricche e prolungando la vita utile dei componenti degli utensili in lega dura.
Dopo la brasatura, i residui di agente brasante sul giunto devono essere risciacquati con acqua calda o con una miscela di disossidanti generici, seguiti da un decapaggio acido con una soluzione acida appropriata per rimuovere la pellicola di ossido sul materiale di base. Tuttavia, la soluzione di acido nitrico non deve essere utilizzata per evitare la corrosione del metallo del giunto brasato.