Пайка инструментальной стали и твердых сплавов: Объяснение

1. Материалы для пайки

(1) Материалы для пайки

Чистая медь, медно-цинковые и серебряно-медные припои обычно используются для пайки инструментальной стали и твердых сплавов. Чистая медь обладает хорошими смачивающими свойствами для различных твердых сплавов, но наилучшие результаты достигаются при пайке в атмосфере, уменьшающей содержание водорода.

Однако из-за высокой пайка Температура и возникающее при этом высокое напряжение в соединении увеличивают склонность к растрескиванию. Соединения, паянные чистой медью, имеют прочность на сдвиг около 150 МПа и более высокую пластичность, но они не подходят для высокотемпературных применений.

Медно-цинковые припои являются наиболее часто используемыми материалами для пайки инструментальной стали и твердых сплавов. Для улучшения смачиваемости паяльного материала и повышения прочности соединения в него часто добавляют легирующие элементы, такие как Mn, Ni, Fe и т. д.

Например, добавление 4% Mn в B-Cu58ZnMn позволяет достичь прочности на сдвиг 300-320 МПа при комнатной температуре для пайки соединений из твердых сплавов, которая может сохраняться на уровне 220-240 МПа при температуре 320℃.

Добавление небольшого количества Co в B-Cu58ZnMn может увеличить прочность паяного соединения на сдвиг до 350 МПа, повысить его ударную вязкость и усталостную прочность, значительно увеличивая срок службы режущего инструмента и породы. бурение инструменты.

Материалы для пайки серебром и медью имеют более низкую температуру плавления, что приводит к снижению термических напряжений в паяных соединениях и уменьшает склонность к образованию трещин.

Для улучшения смачиваемости паяльного материала и повышения прочности и рабочей температуры соединения в него также часто добавляют легирующие элементы, такие как Mn, Ni и т.д. Например, припойный материал B-Ag50CuZnCdNi обладает отличными смачивающими свойствами для твердого сплава, а паяные соединения имеют хорошие общие характеристики.

В дополнение к трем вышеперечисленным типам паяльных материалов, для твердых сплавов, работающих при температурах выше 500℃ и требующих высокой прочности соединения, можно использовать паяльные материалы на основе Mn и Ni-, такие как B-Mn50NiCuCrCo и B-Ni75CrSiB.

Для пайки быстрорежущей стали следует выбирать специализированные паяльные материалы, соответствующие температура пайки с температурой закалки.

Эти паяльные материалы можно разделить на два типа: паяльные материалы на основе марганцевого железа, состоящие в основном из марганцевого железа и буры, с прочностью на сдвиг паяного соединения обычно около 100 МПа, но с тенденцией к растрескиванию; и специальные медные сплавы, содержащие Ni, Fe, Mn и Si, которые могут предотвратить растрескивание и увеличить прочность на сдвиг соединения до 300 МПа.

(2) Паяльные агенты и экранирующие газы

Выбор припоев должен быть совместим с основным паяемым материалом и выбранными припоями. Для пайки инструментальной стали и твердых сплавов основными припоями являются бура и борная кислота с добавлением некоторых фторидов (KF, NaF, CaF2 и т. д.).

Медно-цинковые припои используются с припоями FB301, FB302 и FB105, а серебряно-медные припои - с припоями FB101-FB104. Паяльные агенты с бораксом в основном используются для специализированной пайки быстрорежущей стали.

Чтобы предотвратить окисление инструментальной стали во время пайки и избежать необходимости очистки после пайки, можно использовать пайку с газовой защитой. Сайт защитный газ может быть инертным или восстановительным газом, при этом точка росы газа должна быть ниже -40°C. Твердый сплав можно паять под водородной защитой, при этом точка росы необходимого водородного газа должна быть ниже -59°C.

2. Техника пайки

Перед пайкой инструментальная сталь должна быть очищена. Поверхность не должна быть слишком гладкой для механической обработки, чтобы облегчить смачивание и распределение материала и паяльного вещества.

Поверхность твердого сплава перед пайкой следует подвергнуть пескоструйной обработке или отполировать карбидом кремния или алмазными кругами, чтобы удалить излишки углерода и облегчить смачивание паяльным материалом.

Твердые сплавы, содержащие титан Карбид трудно смачивается. Новый метод заключается в нанесении на поверхность пасты оксида меди или оксида никеля и запекании ее в восстановительной атмосфере для переноса меди или никеля на поверхность, тем самым повышая смачиваемость припоя.

Пайку углеродистой инструментальной стали лучше всего проводить до или одновременно с пайкой. процесс закаливания.

Если пайка производится перед закалкой, температура линии солидуса материала пайки должна быть выше температуры закалки, чтобы соединение сохраняло достаточную прочность при повторном нагреве до температуры закалки без разрушения.

При совместном проведении пайки и закалки следует выбирать паяльные материалы с температурой линии солидуса, близкой к температуре закалки.

Диапазон состава легированной инструментальной стали широк, и для достижения хороших эксплуатационных характеристик соединения следует выбирать подходящие материалы для пайки, процессы термообработки и методы сочетания пайки и термообработки в зависимости от конкретного типа стали.

Температура закалки быстрорежущей стали обычно выше температуры плавления серебряно-медных и медно-цинковых припоев. Поэтому закалку следует проводить перед пайкой, а пайку - во время или после вторичного отпуска.

Если после пайки необходимо провести закалку, можно использовать только вышеупомянутые специализированные паяльные материалы. При пайке инструментов из быстрорежущей стали можно использовать коксовую печь.

После расплавления припоя инструмент следует немедленно снять и надавить на него, чтобы выдавить излишки припоя, а затем смазать маслом. закалка и отпуск при 550-570°C.

При пайке лезвий из твердых сплавов к стальным хвостовикам инструментов рекомендуется увеличить зазор при пайке и применить пластиковые компенсационные прокладки в соединении, чтобы уменьшить скорость охлаждения после пайки, тем самым уменьшая напряжение при пайке, предотвращая образование трещин и продлевая срок службы компонентов инструментов из твердых сплавов.

После пайки остатки паяльного вещества на соединении следует промыть горячей водой или общей флюсовой смесью, а затем провести кислотное травление соответствующим раствором кислоты для удаления оксидной пленки на основном материале. Однако раствор азотной кислоты не следует использовать для предотвращения коррозии металла паяного соединения.