مطالب در مورد جوشکاری تنگستن کاربید
1. مسائلی که در طول لحیم کاری کاربید تنگستن با آن مواجه شد
The brazability of کاربید تنگستن is relatively poor. This is due to its high carbon content, with uncleaned surfaces often containing free carbon, which hinders the wetting of the filler metal. Additionally, کاربید تنگستن tends to oxidize at brazing temperatures, forming an oxide layer that further affects the wetting characteristics of the filler metal. Therefore, pre-brazing surface cleaning is crucial for enhancing the wettability of the filler metal on کاربید تنگستن. When necessary, coatings such as copper or nickel can be applied before brazing to improve joint performance.
2. آماده سازی سطح قبل از لحیم کاری
ضروری است که قبل از لحیم کاری، آلاینده ها را از سطح قطعات کار به طور کامل حذف کنیداز جمله اکسیدها، گریس، خاک و رنگ. بدون تمیز کردن مناسب، فلز پرکننده مذاب نمی تواند به اندازه کافی سطح جزء را خیس کند و همچنین نمی تواند شکاف های مفصل را پر کند. در موارد خاص، ممکن است لازم باشد که قطعات با یک لایه فلزی خاص از قبل پوشش داده شوند تا لحیم پذیری ماده پایه افزایش یابد و مقاومت در برابر خوردگی اتصال لحیم کاری شده افزایش یابد.
(1) حذف آلاینده های نفتی
آلاینده های نفتی را می توان با استفاده از حلال های آلی مانند الکل، تتراکلرید کربن، بنزین، تری کلرواتیلن، دی کلرو اتان و تری کلرواتان حذف کرد. برای تولید دسته ای کوچک، اجزا را می توان در حلال های آلی برای تمیز کردن کامل غوطه ور کرد. در تولید دسته ای بزرگ، رایج ترین روش چربی زدایی با بخار است. علاوه بر این، چربی زدایی موثر نیز می تواند در محلول های قلیایی گرم شده به دست آید. به عنوان مثال، غوطه ور کردن قطعات فولادی در محلول سود سوزآور 10% در دمای 70 تا 80 درجه سانتی گراد.
(2) حذف اکسیدها
اکسیدهای روی سطح قطعات قبل از لحیم کاری را می توان با استفاده از روش های مکانیکی، اچ شیمیایی یا اچ الکتروشیمیایی از بین برد. روش های مکانیکی ممکن است شامل فایل ها، برس های سیمی، کاغذ سنباده، چرخ های سنگ زنی و سندبلاست برای حذف لایه های اکسیدی باشد. فایل ها و کاغذ سنباده معمولاً برای تولید تک تکه استفاده می شوند، زیرا شیارهایی را ایجاد می کنند که برای خیس شدن و پخش شدن فلز پرکننده مفید است. برای تولید دسته ای، سنباده ها، برس های سیمی و روش های سندبلاست کارآمدتر هستند. روش های تمیز کردن مکانیکی برای آلیاژهای آلومینیوم و آلیاژهای تیتانیوم مناسب نیستند.
(3) پوشش مواد پایه با فلز
اعمال یک پوشش فلزی بر روی سطح ماده پایه در درجه اول با هدف بهبود لحن زنی مواد خاص و افزایش ترشوندگی فلز پرکننده انجام می شود. این فرآیند همچنین می تواند از فعل و انفعالات نامطلوب بین ماده پایه و فلز پرکننده که می تواند کیفیت اتصال را کاهش دهد، مانند ایجاد ترک یا ایجاد ترکیبات بین فلزی شکننده جلوگیری کند. همچنین می تواند به عنوان یک لایه پرکننده برای ساده سازی مونتاژ و بهبود بهره وری عمل کند.
3. مواد لحیم کاری
(1) فلزات پرکننده
Common filler metals include pure copper, copper-zinc alloys, and silver-copper alloys. Pure copper offers excellent wettability with various کاربید تنگستن materials but must be brazed in a hydrogen-reducing atmosphere to achieve optimal results. However, due to the high brazing temperature, the resulting thermal stress at joints can increase the likelihood of cracking. Traditional pure copper brazed joints have a shear strength of approximately 150 MPa, with fairly high ductility, but they are not suitable for high-temperature applications.
Copper-zinc fillers are the most widely used for brazing کاربید تنگستن and tool steels. To enhance the wetting capability and joint strength, alloying elements such as Mn, Ni, and Fe are often added. For example, in B-Cu58ZnMn, with a manganese content of approximately 4 wt%, the shear strength of the کاربید تنگستن brazed joint can reach 300–320 MPa at room temperature, maintaining 220–240 MPa at 320°C. Adding a small amount of cobalt to B-Cu58ZnMn can elevate the shear strength to 350 MPa while also providing higher impact toughness and fatigue resistance, significantly extending the service life of ابزار برش و مته سنگ.
Silver-copper fillers have a lower melting point, resulting in minimal thermal stress and a lower tendency for cracking during کاربید تنگستن brazing. To improve wettability and enhance joint strength and operating temperatures, alloying elements such as Mn and Ni are commonly incorporated. For example, B-Ag50CuZnCdNi fillers exhibit excellent wettability with کاربید تنگستن and provide desirable overall performance for brazed joints.
برای کاربردهای بالاتر از 500 درجه سانتیگراد با نیاز به استحکام مفصل بالا، پرکننده‌های مبتنی بر منگنز و نیکل مانند B-Mn50NiCuCrCo و B-Ni75CrSiB را می‌توان انتخاب کرد. مواد پرکننده خاصی که با دمای خاموش شدن مطابقت دارند هنگام لحیم کاری فولاد با سرعت بالا مورد نیاز هستند که به دو دسته تقسیم می شوند: پرکننده های مبتنی بر آهن منگنز که عمدتاً از آهن منگنز و بوراکس تشکیل شده اند که معمولاً مقاومت برشی حدود 100 مگاپاسکال دارند، اگرچه این اتصالات مستعد ترک خوردن هستند. دسته دیگر شامل آلیاژهای مس ویژه حاوی نیکل، آهن، منگنز و سی است که تمایل به ترک خوردگی را به حداقل می رساند و به مقاومت برشی تا 300 مگاپاسکال می رسد.
(2) گازهای شار و محافظ
The selection of flux should align with both the base material and the chosen filler metal. For brazing tool steels and کاربید تنگستن, the primary fluxes used are borax and boric acid, often supplemented with various fluorides (KF, NaF, CaF2, etc.). Copper-zinc fillers are typically paired with FB301, FB302, and FB105 fluxes, while silver-copper fillers may utilize FB101 to FB104 fluxes. When using specialty fillers for brazing high-speed steel, borax fluxes are predominantly employed.
To prevent oxidation of tool steel during the heating process and to eliminate post-brazing cleaning, gas shielded brazing can be employed. Protective gases can either be inert or reducing gases, with the requirement that the gas dew point be below -40°C. کاربید تنگستن can be brazed under hydrogen protection, necessitating a hydrogen dew point below -59°C.
4. فرآیندهای لحیم کاری
Brazing carbon tool steels requires careful surface cleaning, and the mechanical surfaces need not be overly smooth, as this aids the wetting and spreading of the materials and the flux. The surface of کاربید تنگستن usually requires sandblasting or grinding with silicon carbide or diamond wheels to remove excessive carbon for better wetting by the filler metal. Carbide-titanium کاربید تنگستن presents challenges in wetting; therefore, applying a paste of copper or nickel oxide to their surface and heating in a reducing atmosphere promotes effective wettability.
لحیم کاری فولادهای ابزار کربنی بهتر است قبل از خاموش کردن یا همزمان با این فرآیند انجام شود. اگر لحیم کاری قبل از کوئنچ اتفاق بیفتد، دمای جامدوس فلز پرکننده باید از محدوده دمای کوئنچ فراتر رود، تا اطمینان حاصل شود که قطعات متصل شده در هنگام گرم شدن مجدد تا دمای خاموش شدن، استحکام کافی را حفظ می کنند. هنگامی که لحیم کاری و کوئنچ به طور همزمان انجام می شود، یک فلز پرکننده با دمای جامدوس نزدیک به دمای کوئنچ باید انتخاب شود.
محدوده ترکیب برای فولادهای ابزار آلیاژی گسترده است، که نیاز به انتخاب فلز پرکننده خاص و فرآیند عملیات حرارتی با توجه به نوع فولاد خاص برای دستیابی به عملکرد بهینه اتصال دارد.
برای فولادهای پرسرعت، دمای خاموش کردن عموماً از دمای ذوب پرکننده‌های نقره-مس و مس-روی بیشتر می‌شود، که نیاز به پیش خاموشی دارد. لحیم کاری را می توان در طول تلطیف ثانویه یا پس از آن انجام داد. در صورت نیاز به کوئنچ پس از لحیم کاری، فقط باید از پرکننده های تخصصی که قبلا ذکر شد استفاده شود. هنگام لحیم کاری ابزارهای فولادی با سرعت بالا، استفاده از کوره کک می تواند بسیار مؤثر باشد. پس از ذوب شدن پرکننده، ابزار برش باید برداشته شود، پرکننده اضافی فشار داده شود، سپس در معرض روغن خاموش کردن قرار گیرد و به دنبال آن در دمای 550-570 درجه سانتیگراد تمپر شود.
When brazing کاربید تنگستن blades to steel tool bodies, methods such as increasing the gap in the brazing seam and adding a plastic compensating shim should be employed, along with post-welding slow cooling to reduce thermal stresses and prevent crack formation, thereby extending the service life of the کاربید تنگستن cutting tool assembly.
5. تمیز کردن پس از لحیم کاری
بقایای شارها می توانند برای اتصالات لحیم کاری خورنده باشند و مانع بازرسی اتصال شوند، بنابراین باید به طور کامل حذف شوند. در ابتدا، شار باقیمانده روی قطعات کار را می توان با آب داغ یا یک مخلوط حذف شار عمومی شستشو داد و سپس با محلول های تمیز کننده اسید مناسب برای از بین بردن لایه اکسید از مواد پایه، تصفیه کرد. اجتناب از استفاده از محلول های اسید نیتریک برای جلوگیری از خوردگی فلز لحیم کاری شده ضروری است. باقیمانده‌های شار نرم آلی را می‌توان با حلال‌هایی مانند بنزین، الکل یا استون تمیز کرد، در حالی که بقایای خورنده مانند اکسید روی و کلرید آمونیوم باید در محلول NaOH 10% تمیز شوند و سپس با آب گرم یا سرد شستشو شوند. بقایای شارهای بوراکس و اسید بوریک را می توان با استفاده از روش های مکانیکی یا جوشاندن طولانی مدت در آب حل کرد.
6. بازرسی کیفیت لحیم کاری
روش های بازرسی اتصالات لحیم کاری شده را می توان به آزمایش غیر مخرب و آزمایش مخرب تقسیم کرد. موارد زیر روش های بازرسی غیر مخرب را برجسته می کند:
- بازرسی بصری
- تست نفوذ رنگ و فلورسنت: این روش ها در درجه اول امکان تشخیص ترک های کوچک، تخلخل یا سایر عیوب را که ممکن است از طریق بازرسی بصری قابل مشاهده نباشند را ممکن می سازد.
This comprehensive analysis emphasizes the critical issues and solutions in کاربید تنگستن brazing, aiding in the understanding and enhancement of overall joint performance and quality.
