Por que a brasagem de carbeto cimentado representa um desafio tão grande? Este artigo apresenta os fundamentos da brasagem desse material incrivelmente duro, detalhando os processos, materiais e técnicas necessários para obter juntas fortes e confiáveis. Desde a preparação da superfície até a escolha do metal de adição e do fluxo corretos, você aprenderá dicas essenciais para superar problemas comuns, como baixa molhabilidade e rachaduras nas juntas. Obtenha insights que podem aumentar a durabilidade e o desempenho de suas montagens soldadas.
Carboneto cimentado é um nome geral de liga preparada por metalurgia do pó a partir de 9 tipos de metal carbetos dos grupos IVa, Va e VIa na tabela periódica de elementos e 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 fase de ligação confere à liga certa resistência e tenacidade.
De acordo com a composição, os carbetos cimentados podem ser divididos em cinco categoriasCarbetos cimentados à base de carbeto de tungstênio, carbetos cimentados à base de carbeto de titânio, carbetos cimentados revestidos, carbetos cimentados à base de aço e outros carbetos cimentados.
De acordo com seu escopo de aplicação, o metal duro pode ser dividido em quatro categorias: ferramentas de corte de metal duro, moldes de metal duro, metal duro Ferramentas de medição e peças resistentes ao desgaste, e metal duro para geologia de mineração e petróleo.
De modo geral, os carbonetos cimentados WC Co são amplamente utilizados, tais como ferramentas de corte, matrizes de trefilação de metal, matrizes de estampagemFerramentas de medição para ferro fundido, metais não ferrosos e suas ligas, e peças resistentes ao desgaste para maquinário de mineração e exploração geológica;
As ligas WC Ti Co são usadas principalmente para corte de aço;
As ligas WC TiC - (NbC) - Co são usadas principalmente para cortar peças feitas de materiais de alta dureza.
Embora outros tipos de carbetos cimentados tenham progredido muito nos últimos anos e obtido grande sucesso em algumas aplicações especiais, os carbetos cimentados da série WC Co (ou seja, tipo YG) têm excelentes propriedades mecânicas abrangentes, sendo os carbetos cimentados mais usados e utilizados no setor.
A capacidade de brasagem do metal duro é ruim.
Isso ocorre porque o teor de carbono de carboneto cimentado é alta, e a superfície não limpa geralmente contém mais carbono livre, o que dificulta o umedecimento da solda.
Além disso, o carbeto cimentado é fácil de oxidar e formar um filme de óxido em temperatura de brasagemo que também afetará a molhabilidade da solda.
Portanto, a limpeza da superfície antes de brasagem é muito importante para melhorar a molhabilidade do metal de adição de brasagem no metal duro.
Se necessário, medidas como revestimento de cobre ou níquel podem ser tomadas na superfície.
Outro problema na brasagem de metal duro é que a junta pode rachar facilmente.
Isso ocorre porque seu coeficiente de expansão linear é apenas a metade do coeficiente do aço com baixo teor de carbono.
Quando o carbeto cimentado é soldado com a matriz desse tipo de aço, ele gera uma grande tensão térmica na junta, o que leva à rachadura da junta.
Portanto, medidas de prevenção de rachaduras devem ser tomadas ao soldar o metal duro com diferentes materiais.
Antes da brasagem, os óxidos, a graxa, a sujeira e a tinta na superfície da peça de trabalho devem ser cuidadosamente removidos, pois a solda derretida não pode molhar a superfície das peças que não foram limpas, nem pode preencher a lacuna da junta.
Às 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.
Entre os solventes orgânicos comuns estão 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 usado na produção em massa é o desengorduramento no vapor de solvente orgânico.
Além disso, resultados satisfatórios podem ser obtidos em solução alcalina quente.
Por exemplo, as peças de aço podem ser desengorduradas por imersão em uma solução de soda cáustica 10% a 70-80 ℃, e as peças de cobre e ligas de cobre podem ser limpas em uma 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 puder ser completamente molhada com água, isso indica que a graxa da superfície foi removida.
Para peças pequenas com formato complexo e grande quantidade, a limpeza ultrassônica também pode ser usada em ranhuras especiais.
A eficiência da remoção ultrassônica de óleo é alta.
Antes da brasagem, os óxidos na superfície da peça podem ser processados por método mecânico, método de gravação química e método de gravação eletroquímica.
Lixa, escova de metal, papel abrasivo, rebolo e jateamento de areia pode ser usado para remover a película de óxido da superfície durante a limpeza por método mecânico.
A limpeza com lima e lixa é usada para a produção de uma única peça, e a ranhura formada durante a limpeza também favorece o umedecimento e o espalhamento da solda.
Rebolo de esmeril, escova de metal, jateamento de areia e outros métodos são usados na produção em lote.
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 base é melhorar a soldabilidade de alguns materiais e aumentar a molhabilidade da solda no metal base;
Impedir que a interação entre o metal de base e o metal de adição afete negativamente a qualidade da junta, como a prevenção de rachaduras e a redução de compostos intermetálicos frágeis na interface;
Como camada de solda, ele simplifica o processo de montagem e aumenta a produtividade.
Ferramenta de brasagem O aço e a liga dura geralmente usam metais de preenchimento 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 pela brasagem em atmosfera redutora de hidrogênio.
Ao mesmo tempo, devido à alta temperatura de brasagem, a tensão na junta é grande, levando ao aumento da tendência de rachaduras.
A resistência ao cisalhamento da junta com o tradicional puro brasagem de cobre é de cerca de 150 MPa, e a plasticidade da junta também é alta, mas não é adequada para trabalhos em altas temperaturas.
O metal de adição de cobre e zinco é o metal de adição mais comumente usado para brasagem de aços para ferramentas e carbonetos cimentados.
Para 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, o 4% w (Mn) é adicionado ao B-Cu58ZnMn para fazer com que a resistência ao cisalhamento das juntas soldadas de metal duro atinja 300~320MPa em temperatura ambiente e mantenha 220~240MPa a 320°C.
Ao adicionar uma pequena quantidade de Co à base de B-Cu58ZnMn, a resistência ao cisalhamento da junta soldada pode chegar a 350 MPa, e ela tem maior resistência ao impacto e resistência à fadigao que melhora significativamente a vida útil das ferramentas e das ferramentas de perfuração de rochas.
O ponto de fusão do metal de adição de cobre prateado é baixo, e a tensão térmica gerada pela junta brasada é pequena, o que favorece a redução da tendência de rachaduras do metal duro durante a brasagem.
Para melhorar a molhabilidade do metal de adição e aumentar a resistência e a temperatura de trabalho da junta, Mn, Ni e outros elementos de liga são frequentemente adicionados ao metal de adição.
Por exemplo, o metal de enchimento B-Ag50CuZnCdNi tem excelente molhabilidade para o carboneto cimentado, e a junta soldada tem boas propriedades abrangentes.
Além dos três tipos de soldas acima, as soldas à base de Mn e Ni, como B-Mn50NiCuCrCo e B-Ni75CrSiB, podem ser usadas para carbonetos cimentados que operam acima de 500 °C e exigem alta resistência da junta.
Para a brasagem de aço de alta velocidade, são necessários Metais de enchimento para brasagem Deve-se selecionar a temperatura de brasagem e a temperatura de têmpera correspondentes.
Esse tipo de metal 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 de ferromanganês e bórax.
A resistência ao cisalhamento das juntas soldadas é geralmente de cerca de 100 MPa, mas as juntas são propensas a rachaduras.
A outra são as ligas especiais de cobre contendo Ni, Fe, Mn e Si.
As juntas soldadas com ele não são propensas a rachaduras, e a resistência ao cisalhamento pode ser aumentada para 300 MPa.
A seleção do fluxo de brasagem deve ser compatível com o metal de base a ser soldado e com o metal de adição de brasagem selecionado.
Leitura relacionada: Fluxo de soldagem: como selecionar e usar corretamente
Na brasagem de aço para ferramentas e carboneto cimentado, o fluxo usado é principalmente bórax e ácido bórico, e um pouco de fluoreto (KF, NaF, CaF2 etc.) é adicionado.
As soldas de cobre-zinco são equipadas com fluxos FB301, FB302 e FB105, e as soldas de cobre-prata são equipadas com fluxos FB101 ～ FB104.
Quando um metal de adição especial para brasagem é usado para brasagem aço de alta velocidadeO fluxo de brasagem de bórax é usado principalmente.
Para evitar a oxidação do aço da ferramenta durante o aquecimento da brasagem e evitar a limpeza após a brasagem, pode-se usar a brasagem com proteção de gás.
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 brasado sob a proteção do hidrogênio, e o ponto de orvalho do hidrogênio necessário deve ser inferior a - 59 ℃.
O aço para ferramentas deve ser limpo antes da brasagem, e a superfície usinada não precisa ser muito lisa para facilitar o umedecimento e a aplicação de materiais e fluxos.
A superfície do carbeto cimentado deve ser jateada com areia antes da brasagem ou polida com carbeto de silício ou rebolo de diamante para remover o excesso de carbono na superfície, de modo a ser molhada pelo metal de adição durante a brasagem.
O carbeto cimentado que contém carbeto de titânio é difícil de ser molhado, portanto, a molhabilidade da solda forte é aumentada pelo revestimento de óxido de cobre ou pasta de óxido de níquel em sua superfície de uma nova maneira e cozimento em uma atmosfera redutora para fazer a transição do cobre ou do níquel para a superfície.
A brasagem de aços carbono para ferramentas deve ser realizada preferencialmente antes ou ao mesmo tempo que a brasagem. processo de resfriamento.
Se a brasagem for realizada antes do processo de têmpera, a temperatura de solidificação do metal de adição usado deverá ser maior do que a faixa de temperatura de têmpera, de modo que a solda ainda possa ter resistência suficiente quando reaquecida à temperatura de têmpera sem falhas.
Quando a brasagem e a têmpera forem combinadas, deverá ser selecionado o metal de adição com temperatura de solidificação próxima à temperatura de têmpera.
A faixa de composição da liga de aço para ferramentas é muito ampla.
O metal de adição para brasagem adequado, o processo de tratamento térmico e a tecnologia de combinação dos processos de brasagem e tratamento térmico devem ser determinados de acordo com a especificidade de cada caso. tipo de açode modo a obter um bom desempenho conjunto.
A temperatura de têmpera do aço rápido é geralmente mais alta do que a temperatura de fusão das soldas de cobre prateado e cobre-zinco, portanto, é necessário realizar a têmpera antes da brasagem e a brasagem durante ou após a têmpera secundária.
Se for necessário realizar a têmpera após a brasagem, somente o metal de adição especial mencionado acima poderá ser usado para a brasagem.
Ao brasar ferramentas de aço de alta velocidade, é apropriado usar o forno de coque.
Quando o metal de enchimento derreter, retire a ferramenta e pressurize-a imediatamente, extrude o excesso de metal de enchimento, conduza têmpera a óleoe, em seguida, tempere a 550~570 ℃.
Ao soldar a ferramenta de metal duro com a haste da ferramenta de aço, é aconselhável aumentar a folga da costura de brasagem e aplicar uma junta de compensação de plástico na costura de brasagem, além de resfriar lentamente após a soldagem para reduzir a tensão da brasagem, evitar rachaduras e prolongar a vida útil do conjunto da ferramenta de metal duro.
A maior parte do resíduo de fluxo corrói a junta soldada e também dificulta a inspeção da junta soldada, por isso é necessário limpá-la.
O resíduo de fluxo na solda deve ser lavado com água quente ou com uma mistura geral de remoção de escória e, em seguida, decapado com a solução de decapagem apropriada para remover a película de óxido da ferramenta de base.
Entretanto, não use solução de ácido nítrico para evitar a corrosão do metal de brasagem.
Os resíduos de fluxo de solda orgânico podem ser enxugados ou limpos com gasolina, álcool, acetona e outros solventes orgânicos;
Os resíduos de óxido de zinco e cloreto de amônio são altamente corrosivos, portanto, devem ser limpos em solução de NaOH 10% e, em seguida, limpos com água quente ou fria.
Os resíduos de bórax e fluxo bórico geralmente são resolvidos por métodos mecânicos ou por imersão prolongada em água fervente.
Os métodos de inspeção de juntas soldadas podem ser divididos em inspeção não destrutiva e inspeção destrutiva.
Os seguintes são principalmente métodos de testes não destrutivos:
(1) Inspeção visual.
(2) Teste de corante e teste de fluorescência.
Esses dois métodos são usados principalmente para verificar os defeitos, como microtrincas, furos de ar e folgas que não podem ser encontrados na inspeção de aparência.
Como fundador do MachineMFG, dediquei mais de uma década de minha carreira ao setor de metalurgia. Minha vasta experiência permitiu que eu me tornasse um especialista nas áreas de fabricação de chapas metálicas, usinagem, engenharia mecânica e máquinas-ferramentas para metais. Estou sempre pensando, lendo e escrevendo sobre esses assuntos, esforçando-me constantemente para permanecer na vanguarda do meu campo. Permita que meu conhecimento e experiência sejam um trunfo para sua empresa.
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