Solderen van gereedschapsstaal en hardmetaal

1. Soldeermateriaal

(1) Voor het solderen van gereedschapsstaal en hardmetalen worden doorgaans soldeermaterialen van zuiver koper, koperzink en zilverkoper gebruikt. Zuiver koper heeft een goede bevochtiging voor alle soorten hardmetalen, maar het beste effect wordt bereikt door te solderen in een reducerende atmosfeer van waterstof. Tegelijkertijd is de spanning in de verbinding hoog vanwege de hoge soldeertemperatuur, wat leidt tot een verhoogde scheurneiging. De schuifsterkte van de met zuiver koper gesoldeerde verbinding is ongeveer 150 MPa en de plasticiteit van de verbinding is ook hoog, maar deze is niet geschikt voor gebruik bij hoge temperaturen.

Koperzink als toevoegmateriaal is het meest gebruikte toevoegmateriaal voor het solderen van gereedschapsstaal en hardmetalen. Om de bevochtigbaarheid van het soldeer en de sterkte van de verbinding te verbeteren, worden vaak Mn, Ni, Fe en andere legeringselementen aan het soldeer toegevoegd. Zo wordt bijvoorbeeld 4% w (MN) toegevoegd aan b-cu58znmn om de schuifsterkte van hardmetalen soldeerverbindingen te verhogen tot 300 ~ 320 MPa bij kamertemperatuur; bij 320 °C kan deze nog steeds 220 ~ 240 MPa bereiken. Door een kleine hoeveelheid CO2 toe te voegen aan b-cu58znmn kan de schuifsterkte van de soldeerverbinding worden verhoogd tot 350 MPa. Dit heeft een hoge slagvastheid en vermoeiingssterkte, wat de levensduur van snijgereedschappen en boorgereedschappen aanzienlijk verbetert.

Het lagere smeltpunt van zilverkoper soldeermateriaal en de lagere thermische spanning van de soldeerverbinding zijn gunstig voor het verminderen van de scheurneiging van hardmetaal tijdens het solderen. Om de bevochtigbaarheid van het soldeer te verbeteren en de sterkte en werktemperatuur van de verbinding te verbeteren, worden vaak Mn, Ni en andere legeringselementen aan het soldeer toegevoegd. Zo heeft b-ag50cuzncdni soldeer een uitstekende bevochtigbaarheid ten opzichte van hardmetaal en heeft de soldeerverbinding goede alomvattende eigenschappen.

Naast de bovengenoemde drie soorten soldeertoevoegingen kunnen ook Mn- en Ni-gebaseerde soldeertoevoegingen, zoals b-mn50nicucrco en b-ni75crsib, worden geselecteerd voor hardmetaalbewerkingen boven 500 ℃ en die een hoge verbindingssterkte vereisen. Voor het solderen van snelstaal moet een speciaal soldeertoevoeging worden geselecteerd met een soldeertemperatuur die overeenkomt met de afschriktemperatuur. Dit toevoegmateriaal is onderverdeeld in twee categorieën: de ene is ferromangaan, een type toevoegmateriaal dat voornamelijk bestaat uit ferromangaan en borax. De schuifsterkte van de soldeerverbinding is over het algemeen ongeveer 100 MPa, maar de verbinding is gevoelig voor scheuren; een ander type speciale koperlegering met Ni, Fe, Mn en Si veroorzaakt niet gemakkelijk scheuren in de soldeerverbindingen en de schuifsterkte kan worden verhoogd tot 300 MPa.

(2) De keuze van soldeervloeimiddel en beschermgassoldeervloeimiddel moet passen bij het te lassen basismetaal en toevoegmateriaal. Bij het solderen van gereedschapsstaal en hardmetaal wordt voornamelijk borax en boorzuur gebruikt, aangevuld met enkele fluoriden (KF, NaF, CaF2, enz.). Fb301-, fb302- en fb105-vloeimiddelen worden gebruikt voor koperzinksoldeer, en fb101- tot fb104-vloeimiddelen voor zilverkopersoldeer. Boraxvloeimiddel wordt voornamelijk gebruikt bij het solderen van snelstaal met speciaal toevoegmateriaal.

Om oxidatie van gereedschapsstaal tijdens het solderen te voorkomen en reiniging na het solderen te vermijden, kan gasbeschermd solderen worden gebruikt. Het beschermgas kan een inert gas of een reducerend gas zijn, en het dauwpunt van het gas moet lager zijn dan -40 °C. Hardmetaal kan worden gesoldeerd onder bescherming van waterstof, en het vereiste dauwpunt van waterstof moet lager zijn dan -59 °C.

2. Soldeertechnologie

Het gereedschapsstaal moet vóór het solderen worden gereinigd en het bewerkte oppervlak mag niet te glad zijn om het bevochtigen en verspreiden van materialen en soldeervloeimiddel te vergemakkelijken. Het oppervlak van hardmetaal moet vóór het solderen worden gezandstraald of gepolijst met een siliciumcarbide- of diamantslijpschijf om overtollig koolstof van het oppervlak te verwijderen, zodat het tijdens het solderen door soldeervulmateriaal kan worden bevochtigd. Hardmetaal dat titaniumcarbide bevat, is moeilijk te bevochtigen. Koperoxide- of nikkeloxidepasta wordt op een nieuwe manier op het oppervlak aangebracht en in een reducerende atmosfeer gebakken om de koper- of nikkelovergang naar het oppervlak te bevorderen en zo de bevochtigbaarheid van sterk soldeer te vergroten.

Het solderen van koolstofgereedschapsstaal dient bij voorkeur vóór of gelijktijdig met het afschrikproces te worden uitgevoerd. Indien solderen vóór het afschrikproces plaatsvindt, dient de solidustemperatuur van het gebruikte toevoegmateriaal hoger te zijn dan het afschriktemperatuurbereik, zodat de lasconstructie bij herverhitting tot de afschriktemperatuur nog steeds voldoende sterkte heeft zonder dat er storingen optreden. Wanneer solderen en afschrikken worden gecombineerd, dient toevoegmateriaal met een solidustemperatuur die dicht bij de afschriktemperatuur ligt, te worden gekozen.

Gelegeerd gereedschapsstaal kent een breed scala aan componenten. De juiste soldeertoevoeging, het warmtebehandelingsproces en de technologie voor de combinatie van soldeer- en warmtebehandelingsprocessen moeten worden bepaald op basis van het specifieke staaltype om goede verbindingsprestaties te verkrijgen.

De afschriktemperatuur van snelstaal is over het algemeen hoger dan de smelttemperatuur van zilverkoper en koperzinksoldeer. Daarom is het noodzakelijk om te blussen vóór het solderen en te solderen tijdens of na het nagloeien. Indien blussen na het solderen noodzakelijk is, kan alleen het bovengenoemde speciale soldeermateriaal worden gebruikt. Bij het solderen van snijgereedschappen van snelstaal is het gebruik van een cokesoven aan te raden. Wanneer het soldeermateriaal gesmolten is, verwijder dan het snijgereedschap en breng het onmiddellijk onder druk, extrudeer het overtollige soldeermateriaal, blus het met olie en temper het tot 550 ~ 570 ℃.

Bij het solderen van het hardmetalen blad met de stalen gereedschapsbalk moet de soldeeropening worden vergroot en moet er een kunststof compensatiepakking in de soldeeropening worden aangebracht. Ook moet er na het lassen langzaam worden afgekoeld om de soldeerspanning te verminderen, scheuren te voorkomen en de levensduur van de hardmetalen gereedschapseenheid te verlengen.

Na het vezellassen moeten de vloeimiddelresten op de las worden gewassen met heet water of een algemeen slakverwijderingsmiddel en vervolgens worden gebeitst met een geschikte beitsoplossing om de oxidelaag op de basisgereedschapsstang te verwijderen. Pas echter op dat u geen salpeterzuuroplossing gebruikt om corrosie van het soldeerverbindingsmetaal te voorkomen.