工具鋼および硬合金のろう付け：解説

1.ろう材

(1) ろう材

工具鋼や硬質合金のろう付けには、純銅、銅-亜鉛、銀-銅のろう材が一般的に使用される。純銅はさまざまな硬質合金に対して良好な濡れ性を持つが、水素還元雰囲気でのろう付けが最良の結果をもたらす。

しかし、その理由は ろう付け 温度とその結果生じる接合部の高応力により、亀裂が生じやすくなる。純銅でろう付けされた接合部は、150MPa程度のせん断強度を持ち、延性も高いが、高温用途には適さない。

銅-亜鉛系ろう材は、工具鋼および硬質合金用のろう材として最も一般的に使用されている。ろう材のぬれ性や接合部の強度を向上させるため、Mn、Ni、Feなどの合金元素が添加されることが多い。

例えば、B-Cu58ZnMnに4% Mnを添加すると、ろう付け用硬質合金継手のせん断強度は室温で300～320MPaとなり、320℃でも220～240MPaを維持できる。

B-Cu58ZnMnに少量のCoを添加することで、ろう付け接合部のせん断強度を350MPaまで高め、衝撃靭性と疲労強度を向上させることができ、切削工具や岩石の耐用年数を大幅に延ばすことができる。 ボーリング 道具を使う。

銀-銅ろう材は融点が低いため、ろう付け接合部の熱応力が低くなり、亀裂が発生しにくくなる。

また、ろう材のぬれ性を向上させ、接合部の強度や加工温度を高めるために、Mn、Niなどの合金元素を添加することも多い。例えば、B-Ag50CuZnCdNi系ろう材は、硬質合金に対するぬれ性に優れ、ろう付け接合部の総合性能も良好である。

上記3種類のろう材に加え、500℃以上の高温で使用され、高い接合強度が要求される硬質合金には、B-Mn50NiCuCrCo、B-Ni75CrSiBなどのMn系、Ni系ろう材が使用できる。

高速度鋼のろう付けには、次のような特殊なろう材を選択する必要がある。 ろう付け温度 をクエンチング温度で変化させた。

これらのろう材は、マンガン-鉄とホウ砂を主成分とするマンガン-鉄系ろう材で、ろう付け接合部のせん断強度は一般に100MPa程度だが、割れが発生しやすいものと、Ni、Fe、Mn、Siを含む特殊銅合金で、割れを防止し、接合部のせん断強度を300MPaまで高めることができるものに分けられる。

(2) ろう材およびシールドガス

ろう付け剤の選択は、ろう付けされる母材および選択されたろう材に適合するものでなければならない。工具鋼や硬質合金のろう付けでは、ホウ砂とホウ酸が主なろう付け剤であり、フッ化物（KF、NaF、CaF2など）も添加される。

銅-亜鉛系ろう材はFB301、FB302、FB105に、銀-銅系ろう材はFB101～FB104に使用される。ホウ砂ろうは主に高速度鋼の特殊ろう付けに使用される。

ろう付け中の工具鋼の酸化を防ぎ、ろう付け後の洗浄の必要性を回避するために、ガスシールドろう付けを採用することができる。この場合 シールドガス 不活性ガスまたは還元性ガスが使用でき、ガスの露点は-40℃以下でなければならない。硬質合金のろう付けは、水素保護下で行うことができ、必要な水素ガスの露点は-59℃以下である。

2.ろう付け技術

工具鋼はろう付け前に洗浄する必要がある。材料とろう材が濡れ広がりやすくするため、機械的な加工では表面を滑らかにしすぎる必要はない。

硬質合金の表面は、ろう付け前にサンドブラスト処理を施すか、炭化ケイ素またはダイヤモンドホイールで研磨して余分な炭素を除去し、ろう材が濡れやすくする必要がある。

を含む硬質合金。 チタン 炭化物は濡れにくい。新しい方法は、酸化銅または酸化ニッケルペーストを表面に塗布し、還元性雰囲気で焼くことで銅またはニッケルを表面に移行させ、ろう材の濡れ性を高める方法である。

炭素工具鋼のロウ付けは、ロウ付けの前、またはロウ付けと同時に行うのが最適である。 焼き入れ工程.

焼入れ工程の前にろう付けを行う場合、ろう材の固相線温度は、焼入れ温度まで再加熱しても接合部が破損することなく十分な強度を確保するために、焼入れ温度範囲よりも高くすべきである。

ろう付けと焼入れを同時に行う場合は、固相線温度が焼入れ温度に近いろう材を選択すべきである。

合金工具鋼の組成範囲は広く、良好な接合性能を得るためには、特定の鋼種に基づいて適切なろう材、熱処理プロセス、およびろう付けと熱処理の組み合わせ技術を決定する必要がある。

高速度鋼の焼入れ温度は、一般に銀-銅系および銅-亜鉛系ろう材の溶融温度より高い。したがって、ろう付けの前に焼入れを行い、ろう付けは二次焼戻し中またはその後に行うべきである。

ろう付け後に焼入れを行う必要がある場合は、前述の専用ろう材しか使用できない。高速度鋼工具のろう付けには、コークス炉が適している。

ろう材が溶融した後、直ちに工具を取り外し、余分なろう材を押し出し、次いでオイルを塗布する。 焼き入れと焼き戻し で550-570℃。

硬質合金ブレードを鋼工具シャンクにろう付けする場合、ろう付け後の冷却速度を下げるために、ろう付けギャップを大きくし、接合部に塑性補償シムを適用することが望ましい。

ろう付け後は、接合部に残留したろう材を熱水または一般的なフラックス混合液で洗浄し、その後、適切な酸溶液で酸洗して母材の酸化皮膜を除去する。ただし、ろう付け接合金属の腐食を防ぐため、硝酸溶液は使用しない。