Пайка инструментальной стали и твердого сплава

---

1.Материал для пайки

(1)Припой: инструментальная сталь и твердый сплав обычно изготавливаются из чистой меди, медно-цинкового и серебряно-медного припоя. Чистая медь обладает хорошей смачиваемостью для различных твердых сплавов, но для достижения наилучших результатов ее необходимо паять в восстановительной атмосфере водорода. В то же время из-за высокой температуры пайки напряжение в соединении велико, что приводит к увеличению тенденции к растрескиванию. Соединение с пайкой из чистой меди имеет прочность на сдвиг около 150 МПа и высокую пластичность соединения, но оно не подходит для работы при высоких температурах.

Медно-цинковый припой является наиболее часто используемым припоем для паяных инструментальных сталей и твердых сплавов. Чтобы улучшить смачиваемость паяемого присадочного металла и прочность соединения, легирующие элементы, такие как Mn, Ni и Fe, часто добавляют в припойный присадочный металл. Например, b-Mn58ZnMn добавляется с w (Mn) 4%, так что прочность на сдвиг паяного соединения из цементированного карбида достигает 300-320 МПа при комнатной температуре и все еще может поддерживать 220-240 МПа при 320 ° C. Добавление небольшого количества Co в B-Cu58ZnMn может придать паяному соединению прочность на сдвиг 350 МПа, а также высокую ударную вязкость и усталостную прочность, что значительно увеличивает срок службы инструмента и инструмента для бурения породы.

Серебряно-медный припой имеет более низкую температуру плавления, и тепловое напряжение, создаваемое паяным соединением, меньше, что выгодно для уменьшения тенденции к растрескиванию при пайке из цементированного карбида. Чтобы улучшить смачиваемость паяемого присадочного металла и повысить прочность и рабочую температуру соединения, легирующие элементы, такие как Mn и Ni, часто добавляют в припойный присадочный металл. Например, припой B-Ag50CuZnCdNi обладает превосходной смачиваемостью по отношению к цементированному карбиду, а паяное соединение обладает хорошими комплексными свойствами.

В дополнение к вышеуказанным трем типам паяемого присадочного металла, паяльные присадки на основе Mn и Ni, такие как B-Mn50NiCuCrCo и B-Ni75CrSiB, могут использоваться для твердого сплава, работающего при 500 ° C или выше и имеющего высокую прочность соединения. Для высокоскоростной стальной пайки следует выбирать специальные паяльные материалы с соответствующей температурой пайки и температурой закалки.Эти паяльные материалы подразделяются на два типа, один из которых представляет собой ферромарганцевую паяльную присадку, которая в основном состоит из ферромарганца и буры. Прочность на сдвиг сварных соединений обычно составляет около 100 МПа, но соединения подвержены трещинам, другой тип специального медного сплава, содержащего Ni, Fe, Mn и Si, не подвержен растрескиванию паяными соединениями, и его прочность на сдвиг можно улучшить до 300MPa.

(2) Флюс и защитный газ: флюс следует выбирать в соответствии с основным металлом, подлежащим сварке, и выбранным припоем. При пайке инструментальной стали и твердого сплава в качестве флюса используется в основном бура и борная кислота, а также добавляется некоторое количество фтора (KF, NaF, CaF2 и т. Д.). Медно-цинковый припой используется с флюсом FB301, FB302 и FB105, а серебряно-медный припой – с флюсом FB101 ~ FB104. Когда высокоскоростную сталь паяют специальным припоем, в основном используется флюс буры.

Чтобы предотвратить окисление инструментальной стали в процессе нагрева при пайке и устранить очистку после пайки, можно использовать газовую пайку. Защитным газом может быть инертный газ или восстановительный газ, и точка росы газа должна быть ниже -40 ° C. Твердый сплав может быть спаян под защитой водорода, а точка росы требуемого газообразного водорода должна быть ниже -59 ° C.

2.Технология пайки

Инструментальная сталь должна быть очищена перед пайкой, а обработанная поверхность не должна быть слишком гладкой, чтобы облегчить смачивание и распространение материала и флюса. Поверхность цементированного карбида должна быть подвергнута пескоструйной обработке перед пайкой или отшлифована с помощью карбидокремниевых или алмазных кругов для удаления избытка углерода с поверхности, чтобы облегчить смачивание припоем во время пайки Твердые сплавы, содержащие карбид титана, труднее смачивать, и медь или никель переносятся на поверхность новым способом нанесения на поверхность пасты из оксида меди или никеля и выпекания в восстановительной атмосфере, что повышает прочность при пайке.

Пайка углеродистой инструментальной стали предпочтительно проводится до или одновременно с процессом закалки. Если пайка выполняется до процесса закалки, температура солидуса используемого паяльного присадочного металла должна быть выше, чем диапазон температур закалки, чтобы сварной шов оставался достаточно прочным без разрушения при повторном нагреве до температуры закалки. Когда пайка и закалка объединяются, выбирается материал для пайки, имеющий температуру солидуса, близкую к температуре закалки.

Легированные инструментальные стали имеют широкий спектр составов: подходящие припои, процессы термической обработки и методы объединения процессов пайки и термической обработки должны быть определены для конкретных марок стали для достижения хороших характеристик соединения.

Температура закалки быстрорежущей стали обычно выше, чем температура плавления серебряной меди и медно-цинкового припоя, поэтому требуется охлаждение перед пайкой и пайкой во время или после второго отпуска. Если необходимо выполнить закалку после пайки, для пайки можно использовать только специальный припой, описанный выше. Более целесообразно использовать коксовую печь для пайки высокоскоростных стальных инструментов. Когда материал для пайки расплавляется, режущий инструмент вынимается и сразу подвергается воздействию давления, а избыточный материал для пайки экструдируется, затем охлаждается маслом и затем темперируется при температуре 550-570 ° C.

При пайке твердосплавной вставки и стальной оправки целесообразно использовать метод увеличения зазора между швом для пайки и применения пластиковой компенсирующей прокладки в паяном соединении и медленного охлаждения после сварки, чтобы уменьшить напряжение при пайке и предотвратить растрескивание. Производит и продлевает срок службы сборок инструмента из цементированного карбида.

После пайки остатки флюса на сварном шве сначала промывают горячей водой или общей смесью шлака, а затем протравливают подходящим травильным раствором для удаления оксидной пленки с основного хвостовика. Но будьте осторожны, чтобы не использовать раствор азотной кислоты, чтобы предотвратить коррозию металла для пайки.