Hartlöten von Werkzeugstahl und Hartlegierungen: Erläutert

1. Hartlötende Materialien

(1) Lötmaterialien

Reine Kupfer-, Kupfer-Zink- und Silber-Kupfer-Lote werden üblicherweise zum Löten von Werkzeugstahl und Hartlegierungen verwendet. Reines Kupfer hat gute Benetzungseigenschaften für verschiedene Hartlegierungen, aber die besten Ergebnisse werden beim Löten in einer wasserstoffreduzierenden Atmosphäre erzielt.

Doch aufgrund der hohen Hartlöten Temperatur und der daraus resultierenden hohen Spannung in der Verbindung besteht eine erhöhte Neigung zur Rissbildung. Mit reinem Kupfer gelötete Verbindungen haben eine Scherfestigkeit von etwa 150 MPa und eine höhere Duktilität, sind aber nicht für Hochtemperaturanwendungen geeignet.

Kupfer-Zink-Lote sind die am häufigsten verwendeten Hartlote für Werkzeugstahl und Hartlegierungen. Um die Benetzungseigenschaften des Lotes und die Festigkeit der Verbindung zu verbessern, werden dem Lot häufig Legierungselemente wie Mn, Ni, Fe usw. zugesetzt.

So kann beispielsweise durch den Zusatz von 4% Mn in B-Cu58ZnMn eine Scherfestigkeit von 300-320MPa bei Raumtemperatur für Hartlötverbindungen erreicht werden, die bei 320℃ noch 220-240MPa beträgt.

Die Zugabe einer geringen Menge Co zu B-Cu58ZnMn kann die Scherfestigkeit der Lötverbindung auf 350 MPa erhöhen und die Schlagzähigkeit und Ermüdungsfestigkeit verbessern, was die Lebensdauer von Schneidwerkzeugen und Gestein erheblich verlängert. Bohren Werkzeuge.

Silber-Kupfer-Lote haben einen niedrigeren Schmelzpunkt, was zu geringeren thermischen Spannungen in den Lötstellen führt und die Rissbildung verringert.

Um die Benetzungseigenschaften des Hartlots zu verbessern und die Festigkeit und die Arbeitstemperatur der Verbindung zu erhöhen, werden dem Hartlot häufig Legierungselemente wie Mn, Ni usw. zugesetzt. Das Hartlot B-Ag50CuZnCdNi hat beispielsweise hervorragende Benetzungseigenschaften für harte Legierungen und die Lötverbindungen weisen eine gute Gesamtleistung auf.

Zusätzlich zu den oben genannten drei Arten von Hartloten können für harte Legierungen, die bei Temperaturen über 500℃ arbeiten und eine hohe Verbindungsfestigkeit erfordern, Hartlote auf Mn- und Ni-Basis verwendet werden, wie B-Mn50NiCuCrCo und B-Ni75CrSiB.

Für das Löten von Schnellarbeitsstahl sollten spezielle Lötmaterialien ausgewählt werden, die den Löttemperatur mit der Abschreckungstemperatur.

Diese Lote lassen sich in zwei Arten unterteilen: Lote auf Mangan-Eisen-Basis, die hauptsächlich aus Mangan-Eisen und Borax bestehen und deren Scherfestigkeit der Lötverbindung im Allgemeinen bei etwa 100 MPa liegt, die aber zur Rissbildung neigen, und spezielle Kupferlegierungen, die Ni, Fe, Mn und Si enthalten und die Rissbildung verhindern und die Scherfestigkeit der Verbindung auf 300 MPa erhöhen können.

(2) Lötmittel und Schutzgase

Die Auswahl der Lötmittel sollte mit dem zu lötenden Grundwerkstoff und den gewählten Lötmaterialien kompatibel sein. Beim Hartlöten von Werkzeugstahl und Hartlegierungen sind Borax und Borsäure die Hauptlötmittel, ergänzt durch einige Fluoride (KF, NaF, CaF2 usw.).

Kupfer-Zink-Lote werden mit den Hartlötmitteln FB301, FB302 und FB105 verwendet, während Silber-Kupfer-Lote mit den Hartlötmitteln FB101-FB104 verwendet werden. Borax-Hartlötmittel werden hauptsächlich für Speziallötungen von Schnellarbeitsstahl verwendet.

Um die Oxidation des Werkzeugstahls während des Hartlötens zu verhindern und die Notwendigkeit einer Reinigung nach dem Hartlöten zu vermeiden, kann das Schutzgaslöten eingesetzt werden. Die Schutzgas kann ein Inertgas oder ein reduzierendes Gas sein, wobei der Taupunkt des Gases unter -40°C liegen muss. Hartlegierungen können unter Wasserstoffschutz gelötet werden, wobei der Taupunkt des erforderlichen Wasserstoffgases unter -59°C liegen muss.

2. Löttechniken

Werkzeugstahl muss vor dem Hartlöten gereinigt werden. Die Oberfläche muss für die mechanische Bearbeitung nicht zu glatt sein, um die Benetzung und Verteilung des Materials und des Lötmittels zu erleichtern.

Die Oberfläche von Hartlegierungen sollte vor dem Löten sandgestrahlt oder mit Siliziumkarbid- oder Diamantscheiben poliert werden, um überschüssigen Kohlenstoff zu entfernen und die Benetzung durch das Lot zu erleichtern.

Harte Legierungen mit Titan Karbid sind schwer zu benetzen. Eine neue Methode besteht darin, Kupfer- oder Nickeloxidpaste auf die Oberfläche aufzutragen und sie in einer reduzierenden Atmosphäre zu backen, um Kupfer oder Nickel auf die Oberfläche zu übertragen und so die Benetzungseigenschaften des Hartlots zu verbessern.

Das Hartlöten von Kohlenstoffwerkzeugstahl erfolgt am besten vor oder gleichzeitig mit dem Abschreckungsprozess.

Wird das Hartlöten vor dem Abschrecken durchgeführt, sollte die Solidustemperatur des Lotes höher sein als der Abschrecktemperaturbereich, um sicherzustellen, dass die Verbindung beim Wiedererwärmen auf die Abschrecktemperatur noch eine ausreichende Festigkeit aufweist, ohne zu versagen.

Wenn Löten und Abschrecken zusammen durchgeführt werden, sollten Lötmaterialien mit Solidustemperaturen nahe der Abschrecktemperatur gewählt werden.

Die Zusammensetzungsspanne von legiertem Werkzeugstahl ist groß, und die geeigneten Hartlötmaterialien, Wärmebehandlungsverfahren und Techniken für die Kombination von Hartlöten und Wärmebehandlung sollten auf der Grundlage des spezifischen Stahltyps bestimmt werden, um eine gute Verbindungsleistung zu erzielen.

Die Abschrecktemperatur von Schnellarbeitsstahl ist im Allgemeinen höher als die Schmelztemperatur von Silber-Kupfer- und Kupfer-Zink-Lötmaterialien. Daher sollte das Abschrecken vor dem Hartlöten erfolgen, und das Hartlöten sollte während oder nach dem zweiten Anlassen durchgeführt werden.

Wenn nach dem Löten ein Abschrecken erforderlich ist, können nur die oben genannten speziellen Lötmaterialien verwendet werden. Zum Hartlöten von Werkzeugen aus Schnellarbeitsstahl ist ein Koksofen geeignet.

Nachdem das Lot geschmolzen ist, sollte das Werkzeug sofort entfernt und gepresst werden, um das überschüssige Lot herauszudrücken, gefolgt von Öl Abschrecken und Anlassen bei 550-570°C.

Beim Hartlöten von Klingen aus Hartlegierungen an Werkzeugschäfte aus Stahl ist es ratsam, den Lötspalt zu vergrößern und in der Verbindung Kunststoffausgleichsscheiben anzubringen, um die Abkühlungsgeschwindigkeit nach dem Löten zu verringern und dadurch die Lötbelastung zu reduzieren, Rissbildung zu verhindern und die Lebensdauer von Werkzeugkomponenten aus Hartlegierungen zu verlängern.

Nach dem Löten sollten die Rückstände des Lötmittels auf der Verbindung mit heißem Wasser oder einer allgemeinen Flussmittelmischung abgespült und anschließend mit einer geeigneten Säurelösung gebeizt werden, um den Oxidfilm auf dem Grundmaterial zu entfernen. Salpetersäurelösung sollte jedoch nicht verwendet werden, um die Korrosion des gelöteten Verbindungsmetalls zu verhindern.