Le carbure cémenté est un nom général d'alliage préparé par métallurgie des poudres à partir de 9 types de carbures métalliques des groupes IVa, Va et VIa du tableau périodique des éléments et de métaux du groupe du fer tels que Fe, Co et Ni. La phase carbure confère à l'alliage une dureté et une résistance à l'usure élevées, tandis que la liaison [...]
Le carbure cémenté est un nom général d'alliage préparé par métallurgie des poudres à partir de 9 types de métaux les carbures des groupes IVa, Va et VIa du tableau périodique des éléments et les métaux du groupe du fer tels que Fe, Co et Ni.
La phase carbure confère à l'alliage une dureté et une résistance à l'usure élevées, tandis que la phase de liaison confère à l'alliage une certaine résistance et une certaine ténacité.
Selon leur composition, les carbures cémentés peuvent être divisés en cinq catégoriesles carbures cémentés à base de carbure de tungstène, les carbures cémentés à base de carbure de titane, les carbures cémentés revêtus, les carbures cémentés à base d'acier et les autres carbures cémentés.
Selon son champ d'application, le carbure cémenté peut être divisé en quatre catégories: outils de coupe en carbure cémenté, moules en carbure cémenté, carbure cémenté outils de mesure et pièces résistantes à l'usure, et carbure cémenté pour l'exploitation minière et la géologie du pétrole.
D'une manière générale, les carbures cémentés WC Co sont largement utilisés, tels que outils de coupeles filières d'emboutissage des métaux, matrices d'estampageOutils de mesure pour la fonte, métaux non ferreux et leurs alliages, ainsi que des pièces résistantes à l'usure pour les machines d'exploitation minière et d'exploration géologique ;
Les alliages WC Ti Co sont principalement utilisés pour découpe de l'acier;
Les alliages WC TiC - (NbC) - Co sont principalement utilisés pour la coupe de pièces en matériaux de haute dureté.
Bien que d'autres types de carbures cémentés aient fait de grands progrès ces dernières années et aient obtenu de grands succès dans certaines applications spéciales, les carbures cémentés de la série WC Co (c'est-à-dire de type YG) ont d'excellentes propriétés mécaniques globales et sont les carbures cémentés les plus largement utilisés dans l'industrie.
L'aptitude au brasage du carbure cémenté est médiocre.
Cela s'explique par le fait que le teneur en carbone du carbure cémenté est élevé, et la surface non nettoyée contient souvent plus de carbone libre, ce qui entrave le mouillage de la brasure.
En outre, le carbure cémenté est facile à oxyder et à former un film d'oxyde à l'intérieur de l'usine. température de brasagece qui affecte également la mouillabilité de la soudure.
Par conséquent, le nettoyage de la surface avant brasage est très important pour améliorer la mouillabilité du métal d'apport de brasage sur le carbure cémenté.
Si nécessaire, des mesures telles que le cuivrage ou le nickelage peuvent être prises sur la surface.
Un autre problème du brasage au carbure cémenté est que le joint se fissure facilement.
En effet, son coefficient de dilatation linéaire n'est que la moitié de celui de l'acier à faible teneur en carbone.
Lorsque le carbure cémenté est brasé avec la matrice de ce type d'acier, il génère une importante contrainte thermique dans le joint, ce qui conduit à une fissuration du joint.
Par conséquent, des mesures de prévention des fissures doivent être prises lors du brasage du carbure cémenté avec différents matériaux.
Avant le brasage, les oxydes, la graisse, la saleté et la peinture présents à la surface de la pièce doivent être soigneusement éliminés, car la brasure fondue ne peut pas mouiller la surface des pièces qui n'ont pas été nettoyées, ni remplir l'espace entre les joints.
Parfois, afin d'améliorer la brasabilité du métal de base et la résistance à la corrosion du joint brasé, les pièces doivent être pré-revêtues d'une certaine couche de métal avant le brasage.
Les solvants organiques courants sont l'alcool, le tétrachlorure de carbone, l'essence, le trichloréthylène, le dichloréthane et le trichloréthane.
Lors de la production de petites séries, le zéro peut être nettoyé par trempage dans un solvant organique.
La méthode la plus utilisée dans la production de masse est le dégraissage à la vapeur de solvant organique.
En outre, des résultats satisfaisants peuvent être obtenus dans une solution alcaline chaude.
Par exemple, les pièces en acier peuvent être dégraissées par immersion dans une solution de soude caustique 10% à 70-80 ℃, et les pièces en cuivre et en alliage de cuivre peuvent être nettoyées dans une solution de 50g de phosphate trisodique, 50g de bicarbonate de sodium et 1L d'eau à une température de 60-80°C.
Les pièces peuvent également être dégraissées avec un détergent, puis soigneusement nettoyées à l'eau.
Lorsque la surface de la pièce peut être complètement mouillée par l'eau, cela indique que la graisse de surface a été enlevée.
Pour les petites pièces de forme complexe et en grande quantité, le nettoyage par ultrasons peut également être utilisé dans des rainures spéciales.
L'efficacité de l'élimination de l'huile par ultrasons est élevée.
Avant le brasage, les oxydes présents sur la surface de la pièce peuvent être traités par une méthode mécanique, une méthode de gravure chimique et une méthode de gravure électrochimique.
Lime, brosse métallique, papier abrasif, disque abrasif et sablage peut être utilisé pour éliminer le film d'oxyde sur la surface lors d'un nettoyage mécanique.
Le nettoyage à la lime et au papier de verre est utilisé pour la production de pièces uniques, et la rainure formée lors du nettoyage est également propice au mouillage et à l'étalement de la soudure.
Meule, brosse métallique, sablage et d'autres méthodes sont utilisées dans la production par lots.
Le nettoyage mécanique n'est pas adapté à la surface de l'aluminium, de l'alliage d'aluminium et de l'acier inoxydable. alliage de titane.
L'objectif principal du placage de métal sur la surface du métal de base est d'améliorer la soudabilité de certains matériaux et d'augmenter la mouillabilité de la soudure sur le métal de base ;
Empêcher l'interaction entre le métal de base et le métal d'apport de nuire à la qualité du joint, par exemple en évitant les fissures et en réduisant les composés intermétalliques fragiles à l'interface ;
En tant que couche de soudure, il simplifie le processus d'assemblage et améliore la productivité.
Outil de brasage L'acier et les alliages durs utilisent généralement du cuivre pur, du cuivre-zinc et du cuivre-argent comme métaux d'apport.
Le cuivre pur a une bonne mouillabilité pour tous les types de carbures cémentés, mais le meilleur effet peut être obtenu par brasage dans une atmosphère réductrice d'hydrogène.
Dans le même temps, en raison de la température élevée du brasage, la contrainte dans le joint est importante, ce qui entraîne une augmentation de la tendance à la fissuration.
La résistance au cisaillement de l'articulation avec le système traditionnel pur brasage du cuivre est d'environ 150MPa, et la plasticité du joint est également élevée, mais il n'est pas adapté aux travaux à haute température.
Le métal d'apport cuivre-zinc est le métal d'apport le plus couramment utilisé pour le brasage des aciers à outils et des carbures cémentés.
Afin d'améliorer la mouillabilité du métal d'apport et la résistance du joint, Mn, Ni, Fe et autres éléments d'alliage sont souvent ajoutés au métal d'apport.
Par exemple, 4% w (Mn) est ajouté au B-Cu58ZnMn pour que la résistance au cisaillement des joints brasés en carbure cémenté atteigne 300~320MPa à température ambiante et se maintienne à 220~240MPa à 320°C.
En ajoutant une petite quantité de Co sur la base de B-Cu58ZnMn, la résistance au cisaillement du joint brasé peut atteindre 350MPa, et il a une plus grande résistance aux chocs et une plus grande résistance à l'usure. résistance à la fatiguece qui améliore considérablement la durée de vie des outils et des outils de forage de roches.
Le point de fusion du métal d'apport argent-cuivre est bas et la contrainte thermique générée par le joint brasé est faible, ce qui permet de réduire la tendance à la fissuration du carbure cémenté pendant le brasage.
Afin d'améliorer la mouillabilité du métal d'apport et d'améliorer la résistance et la température de travail du joint, du Mn, du Ni et d'autres éléments d'alliage sont souvent ajoutés au métal d'apport.
Par exemple, le métal d'apport B-Ag50CuZnCdNi présente une excellente mouillabilité pour le carbure cémenté, et le joint brasé présente de bonnes propriétés globales.
Outre les trois types de brasures susmentionnés, les brasures à base de Mn et de Ni, telles que B-Mn50NiCuCrCo et B-Ni75CrSiB, peuvent être utilisées pour les carbures cémentés fonctionnant à plus de 500 °C et nécessitant une résistance élevée des joints.
Pour le brasage de l'acier rapide, des métaux d'apport pour le brasage il faut choisir la température de brasage et la température de trempe en fonction de la température de brasage.
Ce type de métaux d'apport pour le brasage peut être divisé en deux catégories.
Le premier est le métal d'apport de type ferromanganèse, qui est principalement composé de ferromanganèse et de borax.
La résistance au cisaillement des joints brasés est généralement d'environ 100MPa, mais les joints sont susceptibles de se fissurer.
Les autres sont des alliages de cuivre spéciaux contenant du Ni, du Fe, du Mn et du Si.
Les joints brasés avec ce produit ne sont pas susceptibles de se fissurer et la résistance au cisaillement peut être augmentée jusqu'à 300MPa.
Le choix du flux de brasage doit correspondre au métal de base à souder et au métal d'apport sélectionné.
Lecture connexe : Flux de soudage : comment le choisir et l'utiliser correctement
Pour le brasage de l'acier à outils et du carbure cémenté, le flux utilisé est principalement constitué de borax et d'acide borique, auxquels on ajoute un peu de fluorure (KF, NaF, CaF2, etc.).
Les soudures cuivre-zinc sont équipées des flux FB301, FB302 et FB105, et les soudures cuivre-argent sont équipées des flux FB101 ～ FB104.
En cas d'utilisation d'un métal d'apport spécial pour le brasage acier rapideLe flux de brasage au borax est principalement utilisé.
Afin d'éviter l'oxydation de l'acier à outils pendant le chauffage du brasage et d'éviter le nettoyage après le brasage, il est possible d'utiliser le brasage sous protection gazeuse.
Le gaz de protection peut être un gaz inerte ou un gaz réducteur, et le point de rosée du gaz doit être inférieur à - 40 ℃.
Le carbure cémenté peut être brasé sous la protection de l'hydrogène, et le point de rosée de l'hydrogène requis doit être inférieur à - 59 ℃.
L'acier à outils doit être nettoyé avant le brasage, et la surface usinée ne doit pas être trop lisse pour faciliter le mouillage et l'étalement des matériaux et des flux.
La surface du carbure cémenté doit être sablée avant le brasage, ou polie avec du carbure de silicium ou une meule diamantée pour éliminer l'excès de carbone à la surface, de manière à être mouillée par le métal d'apport pendant le brasage.
Le carbure cémenté contenant du carbure de titane est difficile à mouiller. La mouillabilité de la soudure forte est donc améliorée en recouvrant sa surface d'une pâte d'oxyde de cuivre ou d'oxyde de nickel d'une nouvelle manière et en la cuisant dans une atmosphère réductrice pour faire passer le cuivre ou le nickel à la surface.
Le brasage des aciers à outils au carbone doit de préférence être effectué avant ou en même temps que l'opération de brasage. processus de trempe.
Si le brasage est effectué avant le processus de trempe, la température du solidus du métal d'apport utilisé doit être supérieure à la plage de température de trempe, de sorte que l'élément soudé puisse conserver une résistance suffisante lorsqu'il est réchauffé à la température de trempe sans défaillance.
Lorsque le brasage et la trempe sont combinés, le métal d'apport dont la température de solidité est proche de la température de trempe doit être sélectionné.
La gamme de composition des aciers à outils alliés est très large.
Le métal d'apport approprié, le procédé de traitement thermique et la technologie de combinaison des procédés de brasage et de traitement thermique doivent être déterminés en fonction de la situation spécifique de l'entreprise. type d'acierafin d'obtenir une bonne performance conjointe.
La température de trempe de l'acier rapide est généralement supérieure à la température de fusion des soudures au cuivre argenté et au cuivre-zinc, il est donc nécessaire de procéder à la trempe avant le brasage et au brasage pendant ou après le revenu secondaire.
Si la trempe doit être effectuée après le brasage, seul le métal d'apport spécial susmentionné peut être utilisé pour le brasage.
Pour le brasage d'outils en acier rapide, il convient d'utiliser un four à coke.
Lorsque le métal d'apport fond, retirer l'outil et le mettre immédiatement sous pression, extruder l'excédent de métal d'apport, conduire le métal d'apport à l'intérieur de l'outil. trempe à l'huilepuis tempérer à 550~570 ℃.
Lors du brasage de l'outil en carbure cémenté avec la tige d'outil en acier, il est conseillé d'augmenter le jeu de la brasure et d'appliquer un joint de compensation en plastique dans la brasure, et de ralentir le refroidissement après le soudage afin de réduire la contrainte de brasage, d'éviter les fissures et de prolonger la durée de vie de l'assemblage de l'outil en carbure cémenté.
La plupart des résidus de flux corrodent le joint brasé et gênent l'inspection du joint brasé, il faut donc les nettoyer.
Les résidus de flux sur la pièce soudée doivent être lavés à l'eau chaude ou à l'aide d'un mélange général d'élimination des scories, puis décapés à l'aide d'une solution de décapage appropriée afin d'éliminer la pellicule d'oxyde sur l'outil de base.
Toutefois, n'utilisez pas de solution d'acide nitrique pour éviter la corrosion du métal d'apport.
Les résidus de flux de soudure organique peuvent être essuyés ou nettoyés avec de l'essence, de l'alcool, de l'acétone et d'autres solvants organiques ;
Les résidus d'oxyde de zinc et de chlorure d'ammonium étant très corrosifs, ils doivent être nettoyés dans une solution de NaOH 10%, puis nettoyés à l'eau chaude ou froide.
Les résidus de borax et de flux borique sont généralement résolus par des méthodes mécaniques ou par immersion prolongée dans de l'eau bouillante.
Les méthodes d'inspection des joints brasés peuvent être divisées en deux catégories : l'inspection non destructive et l'inspection destructive.
Il s'agit principalement de méthodes d'essais non destructifs:
(1) Contrôle visuel.
(2) Test du colorant et test de fluorescence.
Ces deux méthodes sont principalement utilisées pour vérifier les défauts tels que les microfissures, les trous d'air et le relâchement qui ne peuvent être détectés lors de l'inspection visuelle.
En tant que fondateur de MachineMFG, j'ai consacré plus d'une décennie de ma carrière à l'industrie métallurgique. Ma vaste expérience m'a permis de devenir un expert dans les domaines de la fabrication de tôles, de l'usinage, de l'ingénierie mécanique et des machines-outils pour les métaux. Je suis constamment en train de réfléchir, de lire et d'écrire sur ces sujets, m'efforçant constamment de rester à la pointe de mon domaine. Laissez mes connaissances et mon expertise être un atout pour votre entreprise.
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