Qu'est-ce qui fait du brasage de l'acier à outils et des alliages durs un processus aussi critique dans la fabrication ? Cet article se penche sur les matériaux, les techniques et les meilleures pratiques pour un brasage réussi. En explorant les propriétés des différents matériaux de brasage et leurs applications, vous découvrirez comment améliorer la résistance et les performances des joints dans des environnements soumis à de fortes contraintes. Découvrez comment une sélection de matériaux et une préparation de surface appropriées peuvent conduire à des assemblages d'outils fiables et durables. Lisez la suite pour apprendre les éléments essentiels qui peuvent optimiser vos processus d'usinage des métaux.
(1) Matériaux de brasage
Les matériaux de brasage en cuivre pur, en cuivre-zinc et en argent-cuivre sont couramment utilisés pour le brasage de l'acier à outils et des alliages durs. Le cuivre pur possède de bonnes propriétés de mouillage pour divers alliages durs, mais les meilleurs résultats sont obtenus lors du brasage dans une atmosphère réductrice d'hydrogène.
Toutefois, en raison de l'importance des brasage En raison de la température élevée et de la forte contrainte qui en résulte dans le joint, la tendance à la fissuration augmente. Les joints brasés avec du cuivre pur ont une résistance au cisaillement d'environ 150MPa et une ductilité plus élevée, mais ils ne conviennent pas aux applications à haute température.
Les matériaux de brasage cuivre-zinc sont les plus couramment utilisés pour le brasage de l'acier à outils et des alliages durs. Pour améliorer les propriétés de mouillage du matériau de brasage et la résistance du joint, des éléments d'alliage tels que Mn, Ni, Fe, etc. sont souvent ajoutés au matériau de brasage.
Par exemple, l'ajout de 4% Mn dans B-Cu58ZnMn peut atteindre une résistance au cisaillement de 300-320MPa à température ambiante pour le brasage des joints d'alliage dur, qui peut encore maintenir 220-240MPa à 320℃.
L'ajout d'une petite quantité de Co au B-Cu58ZnMn peut augmenter la résistance au cisaillement du joint brasé jusqu'à 350MPa et améliorer sa résistance aux chocs et à la fatigue, augmentant ainsi de manière significative la durée de vie des outils de coupe et des roches. forage des outils.
Les matériaux de brasage argent-cuivre ont un point de fusion plus bas, ce qui réduit les contraintes thermiques dans les joints brasés et la tendance à la fissuration.
Pour améliorer les propriétés de mouillage du matériau de brasage et augmenter la résistance et la température de travail du joint, des éléments d'alliage tels que Mn, Ni, etc. sont également souvent ajoutés au matériau de brasage. Par exemple, le matériau de brasage B-Ag50CuZnCdNi présente d'excellentes propriétés de mouillage pour un alliage dur et les joints brasés ont de bonnes performances globales.
En plus des trois types de matériaux de brasage ci-dessus, pour les alliages durs qui travaillent à des températures supérieures à 500℃ et qui nécessitent une résistance élevée des joints, des matériaux de brasage à base de Mn et de Ni peuvent être utilisés, tels que B-Mn50NiCuCrCo et B-Ni75CrSiB.
Pour le brasage de l'acier rapide, il convient de choisir des matériaux de brasage spécialisés qui correspondent aux caractéristiques de l'acier rapide. température de brasage avec la température de trempe.
Ces matériaux de brasage peuvent être divisés en deux types : les matériaux de brasage à base de manganèse-fer, principalement composés de manganèse-fer et de borax, avec une résistance au cisaillement du joint brasé généralement autour de 100MPa mais avec une tendance à la fissuration ; et les alliages de cuivre spéciaux contenant du Ni, du Fe, du Mn et du Si, qui peuvent empêcher la fissuration et augmenter la résistance au cisaillement du joint jusqu'à 300MPa.
(2) Agents de brasage et gaz de protection
Le choix des agents de brasage doit être compatible avec le matériau de base à braser et les matériaux de brasage choisis. Pour le brasage de l'acier à outils et des alliages durs, le borax et l'acide borique sont les principaux agents de brasage, avec l'ajout de certains fluorures (KF, NaF, CaF2, etc.).
Les matériaux de brasage cuivre-zinc sont utilisés avec les agents de brasage FB301, FB302 et FB105, tandis que les matériaux de brasage argent-cuivre sont utilisés avec les agents de brasage FB101-FB104. Les agents de brasage au borax sont principalement utilisés pour le brasage spécialisé de l'acier rapide.
Pour éviter l'oxydation de l'acier à outils pendant le brasage et éviter la nécessité d'un nettoyage après le brasage, il est possible d'utiliser le brasage sous protection gazeuse. Le brasage sous protection gazeuse peut être utilisé. gaz de protection peut être un gaz inerte ou un gaz réducteur, le point de rosée du gaz devant être inférieur à -40°C. L'alliage dur peut être brasé sous protection hydrogène, le point de rosée de l'hydrogène gazeux devant être inférieur à -59°C.
L'acier à outils doit être nettoyé avant le brasage. La surface ne doit pas être trop lisse pour le traitement mécanique afin de faciliter le mouillage et l'étalement du matériau et de l'agent de brasage.
La surface de l'alliage dur doit être sablée avant le brasage ou polie avec du carbure de silicium ou des meules diamantées afin d'éliminer l'excès de carbone et de faciliter le mouillage par le matériau de brasage.
Alliages durs contenant titane sont difficiles à mouiller. Une nouvelle méthode consiste à appliquer une pâte d'oxyde de cuivre ou d'oxyde de nickel sur la surface et à la cuire dans une atmosphère réductrice pour transférer le cuivre ou le nickel à la surface, augmentant ainsi les propriétés de mouillage du matériau de brasage.
Le brasage de l'acier à outils au carbone s'effectue de préférence avant ou en même temps que le brasage de l'acier à outils. processus de trempe.
Si le brasage est effectué avant le processus de trempe, la température du solidus du matériau de brasage doit être supérieure à la plage de température de trempe afin de garantir que le joint conserve une résistance suffisante lorsqu'il est réchauffé à la température de trempe sans défaillance.
Lorsque le brasage et la trempe sont effectués ensemble, il convient de choisir des matériaux de brasage dont la température du solidus est proche de la température de trempe.
La gamme de composition des aciers à outils alliés est large, et les matériaux de brasage, les procédés de traitement thermique et les techniques de combinaison du brasage et du traitement thermique appropriés doivent être déterminés en fonction du type d'acier spécifique afin d'obtenir de bonnes performances de l'assemblage.
La température de trempe de l'acier rapide est généralement supérieure à la température de fusion des matériaux de brasage argent-cuivre et cuivre-zinc. Par conséquent, la trempe doit être effectuée avant le brasage, et le brasage doit être réalisé pendant ou après le revenu secondaire.
Si une trempe doit être effectuée après le brasage, seuls les matériaux de brasage spécialisés susmentionnés peuvent être utilisés. Pour le brasage d'outils en acier rapide, un four à coke convient.
Une fois la brasure fondue, l'outil doit être immédiatement retiré et pressé pour extruder l'excédent de brasure, puis l'huile doit être appliquée. trempe et revenu à 550-570°C.
Lors du brasage de lames en alliage dur sur des tiges d'outils en acier, il est conseillé d'augmenter l'espace de brasage et d'appliquer des cales de compensation en plastique dans le joint afin de réduire le taux de refroidissement après le brasage, ce qui permet de réduire les contraintes de brasage, d'éviter la formation de fissures et de prolonger la durée de vie des composants d'outils en alliage dur.
Après le brasage, les résidus de l'agent de brasage sur le joint doivent être rincés avec de l'eau chaude ou un mélange général de flux, suivi d'un décapage à l'acide avec une solution acide appropriée pour éliminer le film d'oxyde sur le matériau de base. Toutefois, la solution d'acide nitrique ne doit pas être utilisée pour éviter la corrosion du métal du joint brasé.
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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