1. Матеріал для паяння
(1) Для паяння інструментальних сталей та твердих сплавів зазвичай використовуються присадні метали на основі чистої міді, міді, цинку та срібла, міді. Чиста мідь має добру змочуваність усіма видами твердих сплавів, але найкращий ефект можна отримати, паяючи у відновній атмосфері водню. Водночас, через високу температуру паяння, напруження в з'єднанні є великими, що призводить до збільшення схильності до утворення тріщин. Міцність на зсув з'єднання, паяного чистою міддю, становить близько 150 МПа, а пластичність з'єднання також висока, але воно не підходить для роботи за високих температур.
Мідно-цинковий присадний метал є найпоширенішим присадним металом для паяння інструментальних сталей та твердих сплавів. Для покращення змочуваності припою та міцності з'єднання до припою часто додають Mn, Ni, Fe та інші легуючі елементи. Наприклад, до b-cu58znmn додають 4% w (MN), щоб міцність на зсув твердосплавних паяних з'єднань досягла 300 ~ 320 МПа за кімнатної температури; при 320 ℃ вона все ще може підтримувати міцність на зсув 220 ~ 240 МПа. Додавання невеликої кількості CO на основі b-cu58znmn може збільшити міцність на зсув паяного з'єднання до 350 МПа, а також забезпечити високу ударну в'язкість та міцність на втому, що значно покращує термін служби ріжучих інструментів та інструментів для буріння гірських порід.
Нижча температура плавлення присадного металу срібно-мідного припою та менше термічне напруження паяного з'єднання сприяють зменшенню схильності твердосплавного сплаву до розтріскування під час паяння. Для покращення змочуваності припою, підвищення міцності та робочої температури з'єднання до нього часто додають Mn, Ni та інші легуючі елементи. Наприклад, припій b-ag50cuzncdni має чудову змочуваність твердосплавним сплавом, а паяне з'єднання має хороші комплексні властивості.
Окрім трьох вищезгаданих типів припоїв для паяння, для роботи з твердим сплавом при температурі понад 500 ℃ та високій міцності з'єднання можна використовувати припої на основі Mn та Ni, такі як b-mn50nicucrco та b-ni75crsib. Для паяння швидкорізальної сталі слід вибирати спеціальний припой з температурою паяння, що відповідає температурі гартування. Цей припой поділяється на дві категорії: одна - це припой феромарганцю, який в основному складається з феромарганцю та бури. Міцність на зсув паяного з'єднання зазвичай становить близько 100 МПа, але з'єднання схильне до утворення тріщин; інший вид спеціального мідного сплаву, що містить Ni, Fe, Mn та Si, нелегко тріскає паяні з'єднання, і його міцність на зсув може бути збільшена до 300 МПа.
(2) Вибір флюсу для паяння та флюсу для паяння в захисному газі повинен відповідати основному металу та присадному металу, що зварюється. Під час паяння інструментальної сталі та твердого сплаву як присадний флюс використовуються переважно бура та борна кислота, а також деякі фториди (KF, NaF, CaF2 тощо). Флюси Fb301, fb302 та fb105 використовуються для мідно-цинкового припою, а флюси fb101 ~ fb104 - для срібно-мідного припою. Флюс бура використовується переважно, коли для паяння швидкорізальної сталі використовується спеціальний присадний метал.
Щоб запобігти окисленню інструментальної сталі під час паяння та уникнути очищення після паяння, можна використовувати паяння в середовищі захисного газу. Захисним газом може бути інертний газ або відновлювальний газ, а точка роси газу повинна бути нижчою за -40 ℃. Твердосплавний сплав можна паяти в середовищі водню, а необхідна точка роси водню повинна бути нижчою за -59 ℃.
2. Технологія паяння
Інструментальну сталь необхідно очистити перед паянням, а оброблена поверхня не повинна бути надто гладкою, щоб полегшити змочування та розподіл матеріалів і флюсу для паяння. Поверхня твердосплавного сплаву перед паянням повинна бути піскоструминно оброблена або відполірована карбідом кремнію чи алмазним шліфувальним кругом для видалення надлишку вуглецю з поверхні, щоб вона змочувалася присадним металом для паяння під час паяння. Твердосплавний сплав, що містить карбід титану, важко змочувати. Пасту з оксиду міді або оксиду нікелю наносять на його поверхню новим способом та випікають у відновній атмосфері, щоб мідь або нікель переходили на поверхню, що збільшує змочуваність міцного припою.
Пайку вуглецевої інструментальної сталі бажано проводити до або одночасно з процесом гартування. Якщо пайку проводять перед процесом гартування, температура солідусу присадного металу, що використовується, повинна бути вищою за діапазон температур гартування, щоб зварний виріб мав достатньо високу міцність при повторному нагріванні до температури гартування без руйнування. При поєднанні пайки та гартування слід вибирати присадний метал з температурою солідусу, близькою до температури гартування.
Легована інструментальна сталь має широкий спектр компонентів. Відповідний присадний метал для паяння, процес термічної обробки та технологія поєднання паяння та термічної обробки повинні визначатися відповідно до конкретного типу сталі, щоб отримати хороші характеристики з'єднання.
Температура гартування швидкорізальної сталі зазвичай вища, ніж температура плавлення срібно-мідного та мідно-цинкового припою, тому гартування необхідно проводити перед паянням, а паяти під час або після вторинного відпуску. Якщо гартування потрібне після паяння, для паяння можна використовувати лише вищезгаданий спеціальний присадний метал. Під час паяння різальних інструментів зі швидкорізальної сталі доцільно використовувати коксову піч. Коли присадний метал розплавиться, вийміть різальний інструмент та негайно створіть на нього тиск, видаліть надлишок присадного металу, потім проведіть гартування в олії та відпуск при температурі 550~570 ℃.
Під час паяння твердосплавного леза сталевим інструментом слід використовувати метод збільшення паяльного зазору та застосування пластикової компенсаційної прокладки в паяльному зазорі, а після зварювання слід проводити повільне охолодження, щоб зменшити паяльне напруження, запобігти тріщинам та подовжити термін служби твердосплавного інструменту.
Після зварювання волоконним способом залишки флюсу на зварному шві необхідно промити гарячою водою або загальною сумішшю для видалення шлаку, а потім протравити відповідним розчином для травлення, щоб видалити оксидну плівку на основному стрижні інструменту. Однак будьте обережні, щоб не використовувати розчин азотної кислоти, щоб запобігти корозії металу паяного з'єднання.
Час публікації: 13 червня 2022 р.