Carboneto cementado é um nome geral de liga preparada por metalurgia do pó a partir de 9 tipos de carbonetos metálicos dos grupos IVa, Va e VIa da tabela periódica dos elementos e de metais do grupo do ferro, como Fe, Co e Ni. A fase de carboneto faz com que a liga tenha alta dureza e resistência ao desgaste, enquanto a ligação [...]
O carboneto cementado é uma designação geral de uma liga preparada por metalurgia do pó a partir de 9 tipos de metal carbonetos dos grupos IVa, Va e VIa da tabela periódica dos elementos e metais do grupo do ferro, como Fe, Co e Ni.
A fase de carboneto confere à liga uma elevada dureza e resistência ao desgaste, enquanto a fase de ligação confere à liga uma certa resistência e tenacidade.
De acordo com a composição, os carbonetos cimentados podem ser divididos em cinco categorias: carbonetos cimentados à base de carboneto de tungsténio, carbonetos cimentados à base de carboneto de titânio, carbonetos cimentados revestidos, carbonetos cimentados à base de aço e outros carbonetos cimentados.
De acordo com o seu âmbito de aplicação, o carboneto cimentado pode ser dividido em quatro categorias: ferramentas de corte de carboneto cimentado, moldes de carboneto cimentado, carboneto cimentado ferramentas de medição e peças resistentes ao desgaste, e carboneto cimentado para geologia de minas e petróleo.
De um modo geral, os carbonetos cimentados WC Co são amplamente utilizados, tais como ferramentas de corte, matrizes de estiramento de metais, matrizes de estampagemFerramentas de medição para ferro fundido, metais não ferrosos e suas ligas, e peças resistentes ao desgaste para maquinaria mineira e exploração geológica;
As ligas WC Ti Co são principalmente utilizadas para corte de aço;
As ligas WC TiC - (NbC) - Co são principalmente utilizadas para cortar peças de materiais de elevada dureza.
Embora outros tipos de carbonetos cimentados tenham feito grandes progressos nos últimos anos e obtido grande sucesso nalgumas aplicações especiais, os carbonetos cimentados da série WC Co (ou seja, do tipo YG) têm excelentes propriedades mecânicas globais, que são os carbonetos cimentados mais utilizados na indústria.
A capacidade de brasagem do carboneto cimentado é fraca.
Isto deve-se ao facto de o teor de carbono de carboneto cimentado é elevada, e a superfície não limpa contém frequentemente mais carbono livre, o que dificulta a humidificação da solda.
Além disso, o carboneto cimentado é fácil de oxidar e formar uma película de óxido em temperatura de brasagemque também afectará a molhabilidade da solda.
Por conseguinte, a limpeza da superfície antes de brasagem é muito importante para melhorar a molhabilidade do metal de adição de brasagem no carboneto cimentado.
Se necessário, podem ser adoptadas medidas como o revestimento de cobre ou de níquel na superfície.
Outro problema na brasagem de carboneto cimentado é que a junta é fácil de fissurar.
Isto deve-se ao facto de o seu coeficiente de dilatação linear ser apenas metade do do aço com baixo teor de carbono.
Quando o carboneto cimentado é soldado com a matriz deste tipo de aço, gera-se uma grande tensão térmica na junta, o que conduzirá à fissuração da junta.
Por conseguinte, devem ser tomadas medidas de prevenção de fissuras aquando da brasagem de carboneto cimentado com diferentes materiais.
Antes da brasagem, os óxidos, a gordura, a sujidade e a tinta na superfície da peça de trabalho devem ser cuidadosamente removidos, porque a solda derretida não pode molhar a superfície das peças que não foram limpas, nem pode preencher a lacuna da junta.
Por vezes, para melhorar a capacidade de brasagem do metal de base e a resistência à corrosão da junta brasada, as peças devem ser pré-revestidas com uma determinada camada de metal antes da brasagem.
Os solventes orgânicos comuns incluem o álcool, o tetracloreto de carbono, a gasolina, o tricloroetileno, o dicloroetano e o tricloroetano.
Durante a produção de pequenos lotes, o zero pode ser limpo por imersão em solvente orgânico.
O mais utilizado na produção em massa é o desengorduramento com vapor de solvente orgânico.
Além disso, podem ser obtidos resultados satisfatórios em solução alcalina quente.
Por exemplo, as peças de aço podem ser desengorduradas por imersão em solução de soda cáustica 10% a 70-80 ℃, e as peças de cobre e liga de cobre podem ser limpas numa solução de 50g de fosfato trissódico, 50g de bicarbonato de sódio e 1L de água a uma temperatura de 60-80 ° C.
As peças também podem ser desengorduradas com detergente e depois cuidadosamente limpas com água.
Quando a superfície da peça pode ser completamente molhada pela água, isso indica que a gordura da superfície foi removida.
Para peças pequenas com formas complexas e em grande quantidade, a limpeza por ultra-sons também pode ser utilizada em ranhuras especiais.
A eficiência da remoção de óleo por ultra-sons é elevada.
Antes da brasagem, os óxidos na superfície da peça podem ser processados por método mecânico, método de gravura química e método de gravura eletroquímica.
Lima, escova metálica, papel abrasivo, mó e jato de areia pode ser utilizado para remover a película de óxido da superfície aquando da limpeza por método mecânico.
A limpeza com lima e lixa é utilizada para a produção de uma única peça, e a ranhura formada durante a limpeza é também propícia à humidificação e espalhamento da solda.
Roda de esmeril, escova metálica, jato de areia e outros métodos são utilizados na produção por lotes.
A limpeza mecânica não é adequada para a superfície de alumínio, liga de alumínio e liga de titânio.
O principal objetivo do revestimento de metal na superfície do metal de base é melhorar a soldabilidade de alguns materiais e aumentar a molhabilidade da solda no metal de base;
Impedir que a interação entre o metal de base e o metal de adição afecte negativamente a qualidade da junta, como a prevenção de fissuras e a redução de compostos intermetálicos frágeis na interface;
Como camada de solda, simplifica o processo de montagem e melhora a produtividade.
Ferramenta de brasagem O aço e a liga dura utilizam normalmente metais de enchimento de cobre puro, cobre-zinco e cobre-prata.
O cobre puro tem boa molhabilidade para todos os tipos de carbonetos cimentados, mas o melhor efeito pode ser obtido por brasagem em atmosfera redutora de hidrogénio.
Ao mesmo tempo, devido à elevada temperatura de brasagem, a tensão na junta é grande, levando ao aumento da tendência para a fissuração.
A resistência ao cisalhamento da junta com o tradicional puro brasagem de cobre é de cerca de 150MPa, e a plasticidade da junta também é elevada, mas não é adequada para trabalhos a altas temperaturas.
O metal de adição de cobre e zinco é o metal de adição mais utilizado para a brasagem de aços para ferramentas e carbonetos cimentados.
A fim de melhorar a molhabilidade do metal de adição e a resistência da junta, Mn, Ni, Fe e outros elementos de liga são frequentemente adicionados ao metal de adição.
Por exemplo, 4% w (Mn) é adicionado ao B-Cu58ZnMn para fazer com que a resistência ao cisalhamento das juntas soldadas de carboneto cimentado atinja 300~320MPa à temperatura ambiente e mantenha 220~240MPa a 320 ° C.
Ao adicionar uma pequena quantidade de Co na base de B-Cu58ZnMn, a resistência ao cisalhamento da junta soldada pode atingir 350MPa, e tem maior resistência ao impacto e resistência à fadigao que melhora significativamente a vida útil das ferramentas e das ferramentas de perfuração de rocha.
O ponto de fusão do metal de enchimento de cobre prateado é baixo e a tensão térmica gerada pela junta soldada é pequena, o que é propício para reduzir a tendência de fissuração do carboneto cimentado durante a soldadura.
A fim de melhorar a molhabilidade do metal de adição e melhorar a resistência e a temperatura de trabalho da junta, o Mn, o Ni e outros elementos de liga são frequentemente adicionados ao metal de adição.
Por exemplo, o metal de enchimento B-Ag50CuZnCdNi tem uma excelente molhabilidade para o carboneto cimentado, e a junta soldada tem boas propriedades abrangentes.
Para além dos três tipos de soldas acima referidos, as soldas à base de Mn e Ni, tais como B-Mn50NiCuCrCo e B-Ni75CrSiB, podem ser utilizadas para carbonetos cimentados que operam acima de 500 ° C e requerem uma elevada resistência da junta.
Para a brasagem de aço de alta velocidade, são necessários metais de adição para brasagem Deve ser selecionada a temperatura de brasagem e a temperatura de arrefecimento.
Este tipo de metais de adição para brasagem pode ser dividido em duas categorias.
Um deles é o metal de adição para brasagem do tipo ferromanganês, que é composto principalmente por ferromanganês e bórax.
A resistência ao cisalhamento das juntas soldadas é geralmente de cerca de 100MPa, mas as juntas são propensas a fissuras.
A outra é constituída por ligas de cobre especiais contendo Ni, Fe, Mn e Si.
As juntas soldadas com ele não são propensas a fissuras e a resistência ao cisalhamento pode ser aumentada para 300MPa.
A seleção do fluxo de brasagem deve corresponder ao metal de base a soldar e ao metal de adição de brasagem selecionado.
Leitura relacionada: Fluxo de soldadura: como selecionar e utilizar corretamente
Na brasagem de aço para ferramentas e carboneto cimentado, o fluxo utilizado é principalmente bórax e ácido bórico, sendo adicionado algum fluoreto (KF, NaF, CaF2, etc.).
As soldas de cobre-zinco estão equipadas com fluxos FB301, FB302 e FB105, e as soldas de cobre-prata estão equipadas com fluxos FB101 ～ FB104.
Quando é utilizado um metal de adição especial para a brasagem aço de alta velocidadeO fluxo de bórax para brasagem é utilizado principalmente.
A fim de evitar a oxidação do aço para ferramentas durante o aquecimento da brasagem e evitar a limpeza após a brasagem, pode ser utilizada a brasagem com proteção gasosa.
O gás de proteção pode ser um gás inerte ou um gás redutor, e o ponto de orvalho do gás deve ser inferior a - 40 ℃.
O carboneto cimentado pode ser soldado sob a proteção do hidrogénio, e o ponto de orvalho do hidrogénio necessário deve ser inferior a - 59 ℃.
O aço para ferramentas deve ser limpo antes da brasagem e a superfície maquinada não precisa de ser demasiado lisa para facilitar a humidificação e o espalhamento de materiais e fluxos.
A superfície do carboneto cimentado deve ser jato de areia antes da brasagem, ou polida com carboneto de silício ou mó de diamante para remover o excesso de carbono na superfície, de modo a ser molhada pelo metal de adição durante a brasagem.
O carboneto cimentado que contém carboneto de titânio é difícil de molhar, pelo que a molhabilidade da solda forte é aumentada revestindo a pasta de óxido de cobre ou de óxido de níquel na sua superfície de uma nova forma e cozendo numa atmosfera redutora para fazer a transição do cobre ou do níquel para a superfície.
A brasagem dos aços-carbono para ferramentas deve ser efectuada, de preferência, antes ou ao mesmo tempo que a processo de arrefecimento.
Se a brasagem for efectuada antes do processo de têmpera, a temperatura de solidificação do metal de adição utilizado deve ser superior à gama de temperaturas de têmpera, de modo a que a soldadura possa ainda ter uma resistência suficiente quando reaquecida à temperatura de têmpera sem falhas.
Quando a brasagem e a têmpera são combinadas, deve ser selecionado o metal de adição com uma temperatura de solidificação próxima da temperatura de têmpera.
A gama de composição dos aços de liga para ferramentas é muito vasta.
O metal de adição de brasagem adequado, o processo de tratamento térmico e a tecnologia de combinação dos processos de brasagem e de tratamento térmico devem ser determinados de acordo com as especificidades tipo de açode modo a obter um bom desempenho conjunto.
A temperatura de têmpera do aço rápido é geralmente superior à temperatura de fusão das soldas de cobre prateado e de cobre-zinco, pelo que é necessário efetuar a têmpera antes da brasagem e a brasagem durante ou após a têmpera secundária.
Se o arrefecimento tiver de ser efectuado após a brasagem, apenas o metal de adição especial acima mencionado pode ser utilizado para a brasagem.
Para a brasagem de ferramentas de aço rápido, é conveniente utilizar o forno de coque.
Quando o metal de adição derreter, retire a ferramenta e pressurize-a imediatamente, extrude o metal de adição em excesso, conduza têmpera em óleoe depois temperar a 550~570 ℃.
Ao soldar a ferramenta de carboneto cimentado com a haste da ferramenta de aço, é aconselhável aumentar a folga da junta de soldadura e aplicar uma junta de compensação de plástico na junta de soldadura, e abrandar o arrefecimento após a soldadura para reduzir a tensão de soldadura, evitar fissuras e prolongar a vida útil do conjunto da ferramenta de carboneto cimentado.
A maior parte dos resíduos de fluxo corrói a junta soldada e também dificulta a inspeção da junta soldada, pelo que é necessário limpá-la.
Os resíduos de fluxo na soldadura devem ser lavados com água quente ou com uma mistura geral para remoção de escórias e, em seguida, decapados com uma solução de decapagem adequada para remover a película de óxido da ferramenta de base.
No entanto, não utilizar uma solução de ácido nítrico para evitar a corrosão do metal de brasagem.
Os resíduos do fluxo de soldadura orgânico podem ser limpos com gasolina, álcool, acetona e outros solventes orgânicos;
Os resíduos de óxido de zinco e de cloreto de amónio são altamente corrosivos, pelo que devem ser limpos com uma solução de NaOH 10% e, em seguida, com água quente ou fria.
Os resíduos de bórax e de fundente bórico são geralmente eliminados por métodos mecânicos ou por imersão prolongada em água a ferver.
Os métodos de inspeção das juntas soldadas podem ser divididos em inspeção não destrutiva e inspeção destrutiva.
São principalmente os seguintes métodos de ensaio não destrutivos:
(1) Inspeção visual.
(2) Teste do corante e teste de fluorescência.
Estes dois métodos são utilizados principalmente para verificar os defeitos, tais como microfissuras, orifícios de ar e folgas que não podem ser encontrados na inspeção da aparência.
Como fundador da MachineMFG, dediquei mais de uma década da minha carreira à indústria metalúrgica. A minha vasta experiência permitiu-me tornar-me um especialista nos domínios do fabrico de chapas metálicas, maquinagem, engenharia mecânica e máquinas-ferramentas para metais. Estou constantemente a pensar, a ler e a escrever sobre estes assuntos, esforçando-me constantemente por me manter na vanguarda da minha área. Deixe que os meus conhecimentos e experiência sejam uma mais-valia para a sua empresa.
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