Solderen van gereedschapsstaal en harde legeringen: Uitleg

1. Soldeermaterialen

(1) Soldeermaterialen

Zuiver koper, koper-zink en zilver-koper hardsoldeermaterialen worden vaak gebruikt voor het hardsolderen van gereedschapsstaal en harde legeringen. Zuiver koper heeft goede bevochtigingseigenschappen voor diverse harde legeringen, maar de beste resultaten worden verkregen bij hardsolderen in een waterstofreducerende atmosfeer.

Vanwege de hoge hardsolderen temperatuur en de resulterende hoge spanning in de verbinding, is er een verhoogde neiging tot scheuren. Met zuiver koper gesoldeerde verbindingen hebben een afschuifsterkte van ongeveer 150MPa en een hogere ductiliteit, maar zijn niet geschikt voor toepassingen bij hoge temperaturen.

Koper-zink hardsoldeermaterialen zijn de meest gebruikte hardsoldeermaterialen voor gereedschapsstaal en harde legeringen. Om de bevochtigingseigenschappen van het hardsoldeermateriaal en de sterkte van de verbinding te verbeteren, worden vaak legeringselementen zoals Mn, Ni, Fe, enz. aan het hardsoldeermateriaal toegevoegd.

De toevoeging van 4% Mn in B-Cu58ZnMn kan bijvoorbeeld een afschuifsterkte van 300-320MPa bij kamertemperatuur bereiken voor hardmetalen soldeerverbindingen, die nog steeds 220-240MPa kan handhaven bij 320℃.

Toevoeging van een kleine hoeveelheid Co aan B-Cu58ZnMn kan de afschuifsterkte van de gesoldeerde verbinding verhogen tot 350MPa en de slagvastheid en vermoeiingssterkte verbeteren, waardoor de levensduur van snijgereedschappen en rotsen aanzienlijk toeneemt. boren gereedschap.

Zilver-koper hardsoldeermaterialen hebben een lager smeltpunt, wat resulteert in lagere thermische spanningen in de gesoldeerde verbindingen en de neiging tot barsten vermindert.

Om de bevochtigingseigenschappen van het hardsoldeermateriaal te verbeteren en de sterkte en werktemperatuur van de verbinding te verhogen, worden ook vaak legeringselementen zoals Mn, Ni, enz. aan het hardsoldeermateriaal toegevoegd. Bijvoorbeeld, B-Ag50CuZnCdNi hardsoldeermateriaal heeft uitstekende bevochtigingseigenschappen voor harde legeringen en de gesoldeerde verbindingen hebben goede algemene prestaties.

Naast de bovenstaande drie soorten hardsoldeermaterialen kunnen voor harde legeringen die bij temperaturen boven 500℃ werken en een hoge verbindingssterkte vereisen, hardsoldeermaterialen op Mn- en Ni-basis worden gebruikt, zoals B-Mn50NiCuCrCo en B-Ni75CrSiB.

Voor het hardsolderen van hogesnelheidsstaal moeten speciale hardsoldeermaterialen worden gekozen die overeenkomen met de soldeertemperatuur met de dooftemperatuur.

Deze hardsoldeermaterialen kunnen worden onderverdeeld in twee typen: op mangaan-ijzer gebaseerde hardsoldeermaterialen, voornamelijk samengesteld uit mangaan-ijzer en borax, met een afschuifsterkte van de gesoldeerde verbinding die over het algemeen rond de 100MPa ligt, maar met een neiging tot scheuren; en speciale koperlegeringen die Ni, Fe, Mn en Si bevatten, die scheuren kunnen voorkomen en de afschuifsterkte van de verbinding kunnen verhogen tot 300MPa.

(2) Soldeermiddelen en beschermgassen

De keuze van hardsoldeermiddelen moet compatibel zijn met het te hardsolderen basismateriaal en de gekozen hardsoldeermaterialen. Voor het hardsolderen van gereedschapsstaal en harde legeringen zijn borax en boorzuur de belangrijkste hardsoldeermiddelen, met toevoeging van enkele fluoriden (KF, NaF, CaF2, etc.).

Koper-zink hardsoldeermaterialen worden gebruikt met FB301, FB302 en FB105 hardsoldeermiddelen, terwijl zilver-koper hardsoldeermaterialen worden gebruikt met FB101-FB104 hardsoldeermiddelen. Borax-hardsoldeermiddelen worden voornamelijk gebruikt voor gespecialiseerd hardsolderen van hogesnelheidsstaal.

Om oxidatie van gereedschapsstaal tijdens het hardsolderen te voorkomen en de noodzaak van reiniging na het hardsolderen te vermijden, kan hardsolderen met gasafscherming worden toegepast. De schermgas kan een inert gas of een reducerend gas zijn, waarbij het dauwpunt van het gas lager dan -40 °C moet zijn. Harde legeringen kunnen worden gesoldeerd onder waterstofbescherming, waarbij het dauwpunt van het vereiste waterstofgas lager moet zijn dan -59 °C.

2. Soldeertechnieken

Gereedschapsstaal moet worden gereinigd voor het hardsolderen. Het oppervlak moet niet te glad zijn voor mechanische bewerking om het bevochtigen en verspreiden van het materiaal en hardsoldeermiddel te vergemakkelijken.

Het oppervlak van harde legeringen moet voor het hardsolderen worden gezandstraald of gepolijst met siliciumcarbide of diamantschijven om overtollig koolstof te verwijderen en bevochtiging door het hardsoldeermateriaal te vergemakkelijken.

Harde legeringen met titanium carbide zijn moeilijk te bevochtigen. Een nieuwe methode is om koperoxide- of nikkeloxidepasta aan te brengen op het oppervlak en dit te bakken in een reducerende atmosfeer om koper of nikkel over te brengen naar het oppervlak, waardoor de bevochtigingseigenschappen van het hardsoldeermateriaal toenemen.

Het hardsolderen van koolstofgereedschapsstaal kan het beste gebeuren vóór of gelijktijdig met het afschrikproces.

Als hardsolderen wordt uitgevoerd vóór het afschrikproces, moet de soliduslijntemperatuur van het hardsoldeermateriaal hoger zijn dan het bereik van de afschriktemperatuur om ervoor te zorgen dat de verbinding nog steeds voldoende sterkte heeft wanneer deze opnieuw wordt verhit tot de afschriktemperatuur zonder te bezwijken.

Wanneer hardsolderen en afschrikken samen worden uitgevoerd, moeten hardsoldeermaterialen worden gekozen met een soliduslijntemperatuur die dicht bij de afschriktemperatuur ligt.

Het samenstellingsbereik van gelegeerd gereedschapsstaal is breed en de geschikte hardsoldeermaterialen, warmtebehandelingsprocessen en technieken voor het combineren van hardsolderen en warmtebehandeling moeten worden bepaald op basis van het specifieke staaltype om goede verbindingen te krijgen.

De afschriktemperatuur van snelstaal is over het algemeen hoger dan de smelttemperatuur van zilver-koper en koper-zink hardsoldeermaterialen. Daarom moet afschrikken worden uitgevoerd vóór het hardsolderen en moet hardsolderen worden uitgevoerd tijdens of na het secundaire temperen.

Als er na het hardsolderen moet worden afgeschrikt, kunnen alleen de bovengenoemde gespecialiseerde hardsoldeermaterialen worden gebruikt. Bij het hardsolderen van gereedschappen van snelstaal is een cokesoven geschikt.

Nadat het hardsoldeermateriaal is gesmolten, moet het gereedschap onmiddellijk worden verwijderd en aangedrukt om overtollig hardsoldeermateriaal af te voeren, gevolgd door olie. afschrikken en temperen bij 550-570°C.

Bij het hardsolderen van hardgelegeerde messen op stalen gereedschapshouders is het raadzaam om de hardsoldeerspleet te vergroten en plastic compenserende vulplaatjes in de verbinding aan te brengen om de koelsnelheid na het hardsolderen te verminderen, waardoor de hardsoldeerspanning afneemt, scheurvorming wordt voorkomen en de levensduur van hardgelegeerde gereedschapsonderdelen wordt verlengd.

Na het hardsolderen moeten de resten van het hardsoldeermiddel op de verbinding worden afgespoeld met heet water of een algemeen vloeimiddelmengsel, gevolgd door zuurbeitsen met een geschikte zuuroplossing om de oxidelaag op het basismateriaal te verwijderen. Salpeterzuuroplossing mag echter niet worden gebruikt om corrosie van het gesoldeerde verbindingsmetaal te voorkomen.