Brasatura di acciaio per utensili e carburo cementato

1. Materiale di brasatura

(1) Per la brasatura di acciai per utensili e carburi cementati si utilizzano solitamente metalli d'apporto per brasatura a base di rame puro, rame-zinco e rame-argento. Il rame puro ha una buona bagnabilità con tutti i tipi di carburi cementati, ma l'effetto migliore si ottiene brasando in atmosfera riducente di idrogeno. Allo stesso tempo, a causa dell'elevata temperatura di brasatura, lo stress nel giunto è elevato, il che porta ad un aumento della tendenza alla formazione di cricche. La resistenza al taglio del giunto brasato con rame puro è di circa 150 MPa e anche la plasticità del giunto è elevata, ma non è adatto per lavorazioni ad alta temperatura.

Il metallo d'apporto rame-zinco è il metallo d'apporto più comunemente utilizzato per la brasatura di acciai per utensili e carburi cementati. Per migliorare la bagnabilità della lega e la resistenza del giunto, vengono spesso aggiunti Mn, Ni, Fe e altri elementi di lega. Ad esempio, w (MN) al 4% viene aggiunto al b-cu58znmn per far sì che la resistenza al taglio dei giunti brasati in carburo cementato raggiunga 300 ~ 320 MPa a temperatura ambiente; può comunque mantenere 220 ~ 240 MPa a 320 °C. L'aggiunta di una piccola quantità di CO alla base del b-cu58znmn può far sì che la resistenza al taglio del giunto brasato raggiunga i 350 MPa, con elevata tenacità e resistenza alla fatica, migliorando significativamente la durata degli utensili da taglio e degli utensili per la perforazione delle rocce.

Il punto di fusione più basso del metallo d'apporto per brasatura argento-rame e il minore stress termico del giunto brasato contribuiscono a ridurre la tendenza alla criccatura del carburo cementato durante la brasatura. Per migliorare la bagnabilità della lega saldante e aumentare la resistenza e la temperatura di esercizio del giunto, spesso vengono aggiunti alla lega saldante Mn, Ni e altri elementi di lega. Ad esempio, la lega saldante b-ag50cuzncdni presenta un'eccellente bagnabilità rispetto al carburo cementato e il giunto brasato presenta buone proprietà complessive.

Oltre ai tre tipi di metalli d'apporto per brasatura sopra menzionati, è possibile selezionare metalli d'apporto per brasatura a base di Mn e Ni, come b-mn50nicucrco e b-ni75crsib, per lavorazioni di carburo cementato a temperature superiori a 500 °C e che richiedono un'elevata resistenza del giunto. Per la brasatura di acciaio rapido, è necessario selezionare un metallo d'apporto speciale con una temperatura di brasatura corrispondente a quella di tempra. Questo metallo d'apporto si divide in due categorie: una è il metallo d'apporto di tipo ferromanganese, composto principalmente da ferromanganese e borace. La resistenza al taglio del giunto brasato è generalmente di circa 100 MPa, ma il giunto è soggetto a cricche; un altro tipo di lega di rame speciale contenente Ni, Fe, Mn e Si non è facile da produrre cricche nei giunti brasati e la sua resistenza al taglio può essere aumentata fino a 300 MPa.

(2) La selezione del flusso di brasatura e del flusso di brasatura con gas di protezione deve essere adeguata al metallo base e al metallo d'apporto da saldare. Nella brasatura di acciaio per utensili e metallo duro, il flusso di brasatura utilizzato è principalmente borace e acido borico, a cui vengono aggiunti alcuni fluoruri (KF, NaF, CaF2, ecc.). I flussi Fb301, fb302 e fb105 vengono utilizzati per la saldatura rame-zinco, mentre i flussi fb101 ~ fb104 vengono utilizzati per la saldatura argento-rame. Il flusso di borace viene utilizzato principalmente quando si utilizza un metallo d'apporto speciale per la brasatura di acciaio rapido.

Per prevenire l'ossidazione dell'acciaio per utensili durante il riscaldamento per brasatura e per evitare la pulizia dopo la brasatura, è possibile utilizzare la brasatura sotto protezione di gas. Il gas protettivo può essere un gas inerte o un gas riducente e il punto di rugiada del gas deve essere inferiore a -40 °C. Il carburo cementato può essere brasato sotto protezione di idrogeno e il punto di rugiada dell'idrogeno richiesto deve essere inferiore a -59 °C.

2. Tecnologia di brasatura

L'acciaio per utensili deve essere pulito prima della brasatura e la superficie lavorata non deve essere troppo liscia per facilitare la bagnatura e la distribuzione dei materiali e del flusso di brasatura. La superficie del carburo cementato deve essere sabbiata prima della brasatura o lucidata con carburo di silicio o mola diamantata per rimuovere il carbonio in eccesso dalla superficie, in modo da essere bagnata dal metallo d'apporto durante la brasatura. Il carburo cementato contenente carburo di titanio è difficile da bagnare. Una pasta di ossido di rame o ossido di nichel viene applicata sulla sua superficie in un nuovo modo e cotta in atmosfera riducente per favorire la transizione del rame o del nichel in superficie, in modo da aumentare la bagnabilità della lega per saldatura forte.

La brasatura dell'acciaio al carbonio per utensili dovrebbe essere preferibilmente eseguita prima o contemporaneamente al processo di tempra. Se la brasatura viene eseguita prima del processo di tempra, la temperatura di solidus del metallo d'apporto utilizzato deve essere superiore all'intervallo di temperatura di tempra, in modo che il pezzo saldato mantenga una resistenza sufficientemente elevata quando riscaldato alla temperatura di tempra senza rotture. Quando si combinano brasatura e tempra, si deve scegliere il metallo d'apporto con temperatura di solidus prossima alla temperatura di tempra.

L'acciaio legato per utensili presenta un'ampia gamma di componenti. Il metallo d'apporto per brasatura, il processo di trattamento termico e la tecnologia di combinazione di brasatura e trattamento termico devono essere determinati in base al tipo di acciaio specifico, al fine di ottenere buone prestazioni di giunzione.

La temperatura di tempra dell'acciaio rapido è generalmente superiore alla temperatura di fusione della lega di argento, rame e rame-zinco, quindi è necessario temprare prima della brasatura e brasare durante o dopo il rinvenimento secondario. Se è necessaria la tempra dopo la brasatura, è possibile utilizzare solo il metallo d'apporto speciale per brasatura sopra menzionato. Per la brasatura di utensili da taglio in acciaio rapido, è opportuno utilizzare un forno a coke. Una volta fuso il metallo d'apporto per brasatura, estrarre l'utensile da taglio e pressurizzarlo immediatamente, estrudere il metallo d'apporto in eccesso, quindi effettuare la tempra in olio e rinvenire a 550 ~ 570 °C.

Durante la brasatura della lama in metallo duro con la barra portautensili in acciaio, è necessario adottare il metodo di aumentare lo spazio di brasatura e applicare una guarnizione di compensazione in plastica nello spazio di brasatura, e dopo la saldatura è necessario effettuare un raffreddamento lento per ridurre lo stress di brasatura, prevenire crepe e prolungare la durata utile dell'insieme degli utensili in metallo duro.

Dopo la saldatura a fibre, i residui di flusso sulla saldatura devono essere lavati con acqua calda o con una miscela generica per la rimozione delle scorie, quindi decapati con un'adeguata soluzione decapante per rimuovere la pellicola di ossido dall'asta base dell'utensile. Tuttavia, fare attenzione a non utilizzare una soluzione di acido nitrico per prevenire la corrosione del metallo del giunto di brasatura.