1. Materiales para soldadura fuerte
(1) Materiales de soldadura fuerte
Los materiales de soldadura fuerte de cobre puro, cobre-zinc y plata-cobre se utilizan comúnmente para soldar acero para herramientas y aleaciones duras. El cobre puro tiene buenas propiedades humectantes para muchas aleaciones duras, pero los mejores resultados se obtienen durante la soldadura fuerte en una atmósfera reductora de hidrógeno.
Sin embargo, debido a la alta temperatura de soldadura fuerte y la alta tensión resultante sobre la unión, existe una mayor tendencia al agrietamiento. Las uniones soldadas con cobre puro tienen una resistencia al corte de aproximadamente 150 MPa y una mayor ductilidad, pero no son adecuadas para aplicaciones de alta temperatura.
Los materiales de soldadura fuerte de cobre y zinc son los materiales de soldadura más utilizados para acero para herramientas y aleaciones duras. Para mejorar las propiedades humectantes del material de soldadura y la resistencia de la unión se utilizan elementos de aleación como Mn, Ni, Fe, etc. A menudo se añaden al material de soldadura fuerte.
Por ejemplo, agregar un 4 % de Mn a B-Cu58ZnMn puede lograr una resistencia al corte de 300 a 320 MPa a temperatura ambiente para soldar juntas de aleación dura, que aún pueden mantener 220 a 240 MPa a 320 °C.
Agregar una pequeña cantidad de Co a B-Cu58ZnMn puede aumentar la resistencia al corte de la junta soldada a 350 MPa y mejorar su resistencia al impacto y a la fatiga, lo que aumenta significativamente la vida útil de las herramientas de corte y de perforación de rocas.
Los materiales de soldadura fuerte de plata y cobre tienen un punto de fusión más bajo, lo que da como resultado tensiones térmicas más bajas en las uniones soldadas y reduce la tendencia a agrietarse.
Para mejorar las propiedades humectantes del material de soldadura y aumentar la resistencia y la temperatura de trabajo de la junta, se utilizan elementos de aleación como Mn, Ni, etc. También se añaden a menudo al material de soldadura fuerte. Por ejemplo, el material de soldadura fuerte B-Ag50CuZnCdNi tiene excelentes propiedades humectantes para aleaciones duras y las uniones soldadas tienen un buen rendimiento general.
Además de los tres tipos de materiales de soldadura anteriores, para aleaciones duras que funcionan a temperaturas superiores a 500 ℃ y requieren una alta resistencia de la unión, se pueden utilizar materiales de soldadura a base de Mn y Ni, como B-Mn50NiCuCrCo y B-Mn50NiCuCrCo.
Para soldar acero de alta velocidad, se deben seleccionar materiales de soldadura especializados que coincidan la temperatura de soldadura con la temperatura de enfriamiento.
Estos materiales de soldadura fuerte se pueden dividir en dos tipos: materiales de soldadura fuerte a base de manganeso de hierro, compuestos principalmente de manganeso de hierro y bórax, con una resistencia al corte de la junta soldada generalmente de alrededor de 100 MPa, pero propensos a agrietarse; y aleaciones especiales de cobre que contienen Ni, Fe, Mn y Si, que pueden prevenir el agrietamiento y aumentar la resistencia al corte de la junta a 300 MPa.
(2) Agentes de soldadura fuerte y gases protectores
La selección de agentes de soldadura debe ser compatible con el material base a soldar y los materiales de soldadura elegidos. Para la soldadura fuerte de aceros para herramientas y aleaciones duras, el bórax y el ácido bórico son los principales agentes de soldadura, con la adición de algunos fluoruros (KF, NaF, CaF2, etc.).
Los materiales de soldadura fuerte de cobre y zinc se utilizan con los agentes de soldadura fuerte FB301, FB302 y FB105, mientras que los materiales de soldadura fuerte de plata y cobre se utilizan con los agentes de soldadura fuerte FB101-FB104. Los agentes de soldadura fuerte de bórax se utilizan principalmente para la soldadura fuerte especializada de acero de alta velocidad.
Para evitar la oxidación del acero para herramientas durante la soldadura y evitar la necesidad de una limpieza posterior a la soldadura, se puede emplear soldadura fuerte con protección de gas. El gas protector puede ser un gas inerte o un gas reductor, con el requisito de que el punto de rocío del gas sea inferior a -40°C. La aleación dura se puede soldar bajo protección de hidrógeno, con el punto de rocío del gas hidrógeno requerido por debajo de -59°C.
2. Técnicas de soldadura fuerte
El acero para herramientas debe limpiarse antes de soldar. No es necesario que la superficie sea muy lisa para el procesamiento mecánico, para facilitar la humectación y distribución del material y del agente de soldadura.
La superficie de la aleación dura debe ser pulida con chorro de arena antes de soldar, o pulida con carburo de silicio o discos de diamante para eliminar el exceso de carbono y facilitar la humectación por el material de soldadura.
Las aleaciones duras que contienen carburo de titanio son difíciles de humedecer. Un nuevo método consiste en aplicar pasta de óxido de cobre u óxido de níquel a la superficie y hornearla en una atmósfera reductora para transferir cobre o níquel a la superficie, aumentando así las propiedades humectantes del material de soldadura fuerte.
La soldadura fuerte del acero para herramientas al carbono se realiza mejor antes o simultáneamente con el proceso de enfriamiento.
Si se realiza soldadura fuerte antes del proceso de enfriamiento, la temperatura de la línea solidus del material de soldadura fuerte debe ser mayor que el rango de temperatura de enfriamiento para garantizar que la unión aún tenga suficiente resistencia cuando se recaliente a la temperatura de enfriamiento sin fallar.
Cuando la soldadura fuerte y el enfriamiento se realizan juntos, se deben seleccionar materiales de soldadura fuerte con temperaturas de línea solidus cercanas a la temperatura de enfriamiento.
El rango de composición de la aleación de acero para herramientas es amplio, y los materiales de soldadura, los procesos de tratamiento térmico y las técnicas para combinar soldadura fuerte y tratamiento térmico apropiados deben determinarse en función del tipo de acero específico para lograr un buen rendimiento de la junta.
La temperatura de enfriamiento del acero rápido es generalmente más alta que la temperatura de fusión de los materiales de soldadura fuerte de plata-cobre y cobre-zinc. Por lo tanto, el enfriamiento debe realizarse antes de la soldadura fuerte y la soldadura fuerte debe realizarse durante o después del revenido secundario.
Si es necesario realizar un enfriamiento después de la soldadura fuerte, sólo se pueden utilizar los materiales de soldadura especializados mencionados anteriormente. Para soldar herramientas de acero rápido, es adecuado un horno de coque.
Después de que se derrita el material de soldadura, la herramienta debe retirarse inmediatamente y presionarse para extruir el exceso de material de soldadura, seguido de enfriamiento y revenido en aceite a 550-570°C.
Al soldar hojas de aleación dura a mangos de herramientas de acero, es aconsejable aumentar el espacio de soldadura y aplicar cuñas de compensación de plástico a la junta para reducir la velocidad de enfriamiento después de la soldadura, reduciendo así la tensión de soldadura, evitando la formación de grietas y extendiendo la vida útil. de partes duras. Componentes de herramientas de aleación.
Después de soldar, los residuos del agente de soldadura fuerte en la junta se deben enjuagar con agua caliente o una mezcla fundente general, seguido de decapado ácido con una solución ácida adecuada para eliminar la película de óxido sobre el material base. Sin embargo, no se debe utilizar una solución de ácido nítrico para evitar la corrosión del metal de la junta soldada.
