6 Основ пайки цементированного карбида | МашинаMFG

6 Основы пайки цементированного карбида

0
(0)

Цементированный карбид - это общее название сплава, полученного методом порошковой металлургии из 9 виды металла карбиды IVa, Va и VIa групп в периодической таблице элементов и металлы группы железа, такие как Fe, Co и Ni.

Карбидная фаза придает сплаву высокую твердость и износостойкость, а связующая фаза наделяет сплав определенной прочностью и вязкостью.

По составу цементированные карбиды можно разделить на пять категорий: цементированные карбиды на основе карбида вольфрама, цементированные карбиды на основе карбида титана, цементированные карбиды с покрытием, цементированные карбиды на основе стали и другие цементированные карбиды.

В зависимости от сферы применения цементированный карбид можно разделить на четыре категории: режущие инструменты из цементированного карбида, формы из цементированного карбида, цементированный карбид измерительные инструменты и износостойких деталей, а также цементированного карбида для горнодобывающей промышленности, нефтяной геологии.

В целом, широко используются цементированные карбиды WC Co, такие как режущие инструментыШтампы для волочения металла, штампы для тиснения, измерительные инструменты для чугуна, цветные металлы и их сплавы, а также износостойкие детали для горного оборудования и геологоразведки;

Сплавы WC Ti Co в основном используются для резка стали;

Сплавы WC TiC - (NbC) - Co в основном используются для резки деталей из материалов высокой твердости.

Хотя другие типы цементированных карбидов достигли большого прогресса в последние годы и добились больших успехов в некоторых специальных областях применения, цементированные карбиды серии WC Co (т.е. тип YG) имеют очень превосходные комплексные механические свойства, которые являются наиболее широко используемыми и применяемыми цементированными карбидами в промышленности.

1. Проблемы, возникающие при пайке твердосплавными припоями

Паяемость цементированного карбида плохая.

Это связано с тем, что содержание углерода цементированного карбида высок, а неочищенная поверхность часто содержит больше свободного углерода, который препятствует смачиванию припоя.

Кроме того, цементированный карбид легко окисляется и образует оксидную пленку на температура пайкичто также влияет на смачиваемость припоя.

Поэтому очистка поверхности перед пайка очень важно для улучшения смачиваемости присадочного металла при пайке цементированного карбида.

При необходимости на поверхность могут быть нанесены такие покрытия, как медное или никелевое.

Еще одна проблема при пайке цементированным карбидом заключается в том, что соединение легко растрескивается.

Это связано с тем, что коэффициент линейного расширения этой стали составляет лишь половину от коэффициента линейного расширения низкоуглеродистой стали.

Когда цементированный карбид паяется с матрицей из этого типа стали, в соединении возникает большое термическое напряжение, которое приводит к растрескиванию соединения.

Поэтому при пайке цементированного карбида с различными материалами необходимо принимать меры по предотвращению трещин.

2. Обработка поверхности перед пайкой

Перед пайкой необходимо тщательно удалить окислы, жир, грязь и краску с поверхности заготовки, так как расплавленный припой не сможет смочить поверхность неочищенных деталей и заполнить зазор в соединении.

Иногда, чтобы улучшить паяемость основного металла и коррозионную стойкость паяного соединения, детали перед пайкой необходимо предварительно покрыть определенным слоем металла.

(1) Масляное пятно можно удалить органическим растворителем

К распространенным органическим растворителям относятся спирт, четыреххлористый углерод, бензин, трихлорэтилен, дихлорэтан и трихлорэтан.

При мелкосерийном производстве ноль может быть очищен путем замачивания в органическом растворителе.

Наиболее широко в массовом производстве применяется обезжиривание в паре органического растворителя.

Кроме того, удовлетворительные результаты можно получить в горячем щелочном растворе.

Например, стальные детали можно обезжирить погружением в раствор каустической соды 10% при температуре 70-80 ℃, а детали из меди и медных сплавов можно очистить в растворе 50 г тринатрийфосфата, 50 г бикарбоната натрия и 1 л воды при температуре 60-80 °С.

Детали также можно обезжирить в моющем средстве, а затем тщательно промыть водой.

Если поверхность детали полностью смачивается водой, это означает, что поверхностная смазка удалена.

Для небольших деталей сложной формы и большого количества ультразвуковая очистка может также применяться в специальных пазах.

Эффективность ультразвукового удаления масла высока.

(2) Удаление оксида

Перед пайкой окислы на поверхности детали могут быть обработаны механическим методом, методом химического травления и методом электрохимического травления.

Напильник, металлическая щетка, абразивная бумага, шлифовальный круг и пескоструйная обработка может использоваться для удаления оксидной пленки на поверхности при очистке механическим способом.

Зачистка напильником и наждачной бумагой используется для изготовления отдельных деталей, а канавка, образующаяся при зачистке, способствует смачиванию и распределению припоя.

Шлифовальный круг, металлическая щетка, пескоструйная обработка и другие методы используются в серийном производстве.

Механическая очистка не подходит для поверхности алюминия, алюминиевого сплава и титановый сплав.

(3) Поверхность основного металла с металлическим покрытием

Основная цель нанесения металлического покрытия на поверхность основного металла - улучшить паяемость некоторых материалов и повысить смачиваемость припоя с основным металлом;

Предотвращение взаимодействия между основным металлом и металлом-наполнителем от негативного влияния на качество соединения, например, предотвращение трещин и уменьшение хрупких интерметаллических соединений на границе раздела;

В качестве паяльного слоя он упрощает процесс сборки и повышает производительность.

3. Паяльные материалы

(1) Заполняющий металл

Паяльный инструмент Сталь и твердые сплавы обычно используют чистую медь, медно-цинковые и медно-серебряные присадочные металлы.

Чистая медь хорошо смачивается всеми видами цементированных карбидов, но наилучший эффект может быть получен при пайке в атмосфере водорода.

В то же время, из-за высокой температуры пайки, напряжение в соединении велико, что приводит к увеличению склонности к образованию трещин.

Прочность на сдвиг соединения с традиционным чистым пайка меди составляет около 150 МПа, пластичность соединения также высока, но оно не подходит для работы при высоких температурах.

Медно-цинковый присадочный металл - наиболее часто используемый присадочный металл для пайки инструментальных сталей и цементированных твердых сплавов.

Для улучшения смачиваемости присадочного металла и прочности соединения, Mn, Ni, Fe и другие элементы сплава часто добавляют в присадочный металл.

Например, 4% w (Mn) добавляется в B-Cu58ZnMn, чтобы прочность на сдвиг паяных соединений из цементированного карбида достигала 300~320 МПа при комнатной температуре и поддерживалась на уровне 220~240 МПа при 320 °С.

При добавлении небольшого количества Co на основе B-Cu58ZnMn прочность на сдвиг паяного соединения может достигать 350 МПа, оно обладает более высокой ударной вязкостью и усталостная прочностьчто значительно увеличивает срок службы инструментов и буровых станков.

Температура плавления медно-серебряного присадочного металла низкая, а тепловое напряжение, возникающее в паяном соединении, невелико, что способствует снижению склонности к растрескиванию цементированного карбида при пайке.

Чтобы улучшить смачиваемость присадочного металла и повысить прочность и рабочую температуру соединения, в присадочный металл часто добавляют Mn, Ni и другие легирующие элементы.

Например, присадочный металл B-Ag50CuZnCdNi обладает отличной смачиваемостью по отношению к цементированному карбиду, а паяное соединение имеет хорошие комплексные свойства.

Помимо трех вышеперечисленных типов припоев, припои на основе Mn и Ni, такие как B-Mn50NiCuCrCo и B-Ni75CrSiB, могут использоваться для цементированных твердых сплавов, которые работают при температуре выше 500 °С и требуют высокой прочности соединения.

Для пайки быстрорежущей стали используются специальные присадочные металлы для пайки необходимо подобрать температуру пайки и температуру закалки.

Присадочные металлы для пайки можно разделить на две категории.

Один из них - ферромарганцевые присадочные металлы, которые в основном состоят из ферромарганца и буры.

Прочность паяных соединений на сдвиг обычно составляет около 100 МПа, однако такие соединения склонны к образованию трещин.

Другой - специальные медные сплавы, содержащие Ni, Fe, Mn и Si.

Паяные им соединения не подвержены трещинам, а прочность на сдвиг может быть увеличена до 300 МПа.

(2) Поток и защитный газ

Выбор флюса для пайки должен соответствовать основному свариваемому металлу и выбранному присадочному металлу.

Похожие статьи: Сварочный флюс: как правильно выбрать и использовать

При пайке инструментальной стали и цементированного карбида в качестве флюса используются в основном бура и борная кислота, а также добавляется немного фтора (KF, NaF, CaF2 и т.д.).

Медно-цинковые припои оснащены флюсами FB301, FB302 и FB105, а медно-серебряные припои оснащены флюсами FB101 ~ FB104.

Если для пайки используется специальный присадочный металл быстрорежущая стальВ основном используется флюс для пайки с бурой.

Чтобы предотвратить окисление инструментальной стали во время нагрева припоя и избежать очистки после пайки, можно использовать пайку с газовой защитой.

Защитный газ может быть инертным или восстановительным, а точка росы газа должна быть ниже - 40 ℃.

Цементированный карбид можно паять под защитой водорода, при этом точка росы необходимого водорода должна быть ниже - 59 ℃.

4. Процесс пайки

Инструментальная сталь перед пайкой должна быть очищена, а обработанная поверхность не должна быть слишком гладкой, чтобы облегчить смачивание и распределение материалов и флюсов.

Поверхность цементированного карбида перед пайкой должна быть подвергнута пескоструйной обработке или отполирована карбидом кремния или алмазным шлифовальным кругом для удаления избыточного углерода на поверхности, чтобы припой мог смачиваться присадочным металлом во время пайки.

Цементированный карбид, содержащий карбид титана, трудно смачивается, поэтому смачиваемость прочного припоя повышается путем нанесения на его поверхность пасты из оксида меди или оксида никеля новым способом и запекания в восстановительной атмосфере для перехода меди или никеля на поверхность.

Пайку углеродистых инструментальных сталей предпочтительно проводить до или одновременно с пайкой. процесс закаливания.

Если пайка выполняется перед закалкой, температура твердого тела используемого присадочного металла должна быть выше температуры закалки, чтобы сварное соединение сохраняло достаточную прочность при повторном нагреве до температуры закалки без разрушения.

При совмещении пайки и закалки следует выбирать присадочный металл с температурой твердого тела, близкой к температуре закалки.

Диапазон состава легированной инструментальной стали очень широк.

Соответствующий присадочный металл для пайки, процесс термообработки и технология сочетания процессов пайки и термообработки должны определяться в соответствии с конкретными тип сталичтобы добиться хорошей совместной работы.

Температура закалки быстрорежущей стали обычно выше температуры плавления медно-серебряных и медно-цинковых припоев, поэтому необходимо проводить закалку перед пайкой и пайку во время или после вторичного отпуска.

Если после пайки необходимо провести закалку, то для пайки можно использовать только вышеупомянутый специальный присадочный металл.

При пайке инструментов из быстрорежущей стали целесообразно использовать коксовую печь.

Когда присадочный металл расплавится, выньте инструмент и немедленно подайте на него давление, выдавите излишки присадочного металла, проведите закалка масломЗатем закалите при температуре 550~570 ℃.

При пайке инструмента из цементированного карбида со стальным стержнем рекомендуется увеличить зазор в паяльном шве и применить пластиковую компенсационную прокладку в паяльном шве, а также замедлить охлаждение после сварки, чтобы уменьшить напряжение пайки, предотвратить появление трещин и продлить срок службы инструмента из цементированного карбида в сборе.

5. Очистка после пайки

Большая часть остатков флюса разъедает паяное соединение, а также мешает осмотру паяного соединения, поэтому их необходимо очищать.

Остатки флюса на сварном шве должны быть промыты горячей водой или общей смесью для удаления шлака, а затем протравлены соответствующим травильным раствором для удаления оксидной пленки на базовом инструменте.

Однако не используйте раствор азотной кислоты для предотвращения коррозии металла пайки.

Остатки органического паяльного флюса можно вытереть или очистить бензином, спиртом, ацетоном и другими органическими растворителями;

Остатки оксида цинка и хлорида аммония очень коррозийны, поэтому их следует очищать в 10% растворе NaOH, а затем промывать горячей или холодной водой.

Остатки буры и борного флюса обычно удаляются механическими методами или длительным погружением в кипящую воду.

6. Проверка качества пайки

Методы контроля паяных соединений можно разделить на неразрушающий контроль и разрушающий контроль.

В основном это методы неразрушающего контроля:

(1) Визуальный осмотр.

(2) Тест на краситель и тест на флуоресценцию.

Эти два метода в основном используются для проверки таких дефектов, как микротрещины, воздушные отверстия и неплотности, которые не могут быть обнаружены при внешнем осмотре.

Насколько публикация полезна?

Нажмите на звезду, чтобы оценить!

Средняя оценка 0 / 5. Количество оценок: 0

Оценок пока нет. Поставьте оценку первым.

Так как вы нашли эту публикацию полезной...

Подписывайтесь на нас в соцсетях!

Сожалеем, что вы поставили низкую оценку!

Позвольте нам стать лучше!

Расскажите, как нам стать лучше?

Оставьте комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Прокрутить вверх