Le carbure cémenté est une sorte d'alliage fabriqué par métallurgie des poudres, qui est composé de 9 types de carbures métalliques d'IVA, VA et via des métaux du groupe et du groupe du fer tels que Fe, CO et Ni. La phase carbure confère à l'alliage une dureté et une résistance à l'usure élevées, tandis que la phase liante confère à l'alliage une certaine résistance et ténacité.

Selon la composition, les carbures cémentés peuvent être divisés en cinq catégories?: les carbures cémentés à base de carbure de tungstène, les carbures cémentés à base de carbure de titane, les carbures cémentés revêtus, les carbures cémentés à base d'acier et les autres carbures cémentés.

Selon son domaine d'application, le carbure cémenté peut être divisé en quatre catégories?: outils de coupe en carbure cémenté, moules en carbure cémenté, outils de mesure en carbure cémenté et pièces résistantes à l'usure, et carbure cémenté pour la géologie minière et pétrolière.

D'une manière générale, le carbure cémenté WC Co est largement utilisé dans les outils de coupe, les matrices d'étirage des métaux, les matrices d'emboutissage, les outils de mesure en fonte, les métaux non ferreux et leurs alliages, ainsi que les pièces résistantes à l'usure pour les machines minières et l'exploration géologique ; Les alliages WC Ti Co sont principalement utilisés dans l'usinage de l'acier ; Les alliages WC TiC – (NBC) – Co sont principalement utilisés pour couper des pièces de haute dureté.

Bien que d'autres types de carbures cémentés aient fait de grands progrès ces dernières années et obtenu un grand succès dans certaines applications spéciales, les carbures cémentés de la série WC Co (c'est-à-dire le type YG) ont d'excellentes propriétés mécaniques complètes, qui sont les plus largement utilisées et la plus grande quantité de carbures cémentés. carbures dans l'industrie.

Problèmes de brasage du carbure cémenté

La propriété de brasage du carbure cémenté est médiocre. En effet, la teneur en carbone du carbure cémenté étant élevée, la surface sans nettoyage contient souvent plus de carbone libre, ce qui entrave le mouillage de la soudure. De plus, le carbure cémenté est facile à oxyder et à former un film d'oxyde à la température de brasage, ce qui affecte également la mouillabilité de la soudure. Par conséquent, le nettoyage de surface avant le brasage est très important pour améliorer la mouillabilité de la soudure sur carbure cémenté. Si nécessaire, la surface peut être plaquée de cuivre ou de nickel.

Un autre problème du brasage au carbure cémenté est que le joint est facile à fissurer. En effet, son coefficient de dilatation linéaire n'est que la moitié de celui de l'acier à faible teneur en carbone. Lorsque le carbure cémenté est brasé avec la matrice de ce type d'acier, une forte contrainte thermique se produira dans le joint, entra?nant la fissuration du joint. Par conséquent, lors du brasage du carbure cémenté avec différents matériaux, des mesures anti-fissuration doivent être prises.

Traitement de surface avant brasage

Avant le brasage, l'oxyde, la graisse, la saleté et la peinture à la surface de la pièce doivent être soigneusement éliminés, car la soudure fondue ne peut pas mouiller la surface de la pièce qui n'a pas été nettoyée, ni remplir l'espace du joint. Parfois, afin d'améliorer la brasabilité du métal de base et la résistance à la corrosion du joint brasé, les pièces doivent être pré-revêtues d'une certaine couche de métal avant le brasage.

1. L'huile peut être éliminée par un solvant organique

Les solvants organiques couramment utilisés sont l'alcool, le tétrachlorure de carbone, l'essence, le trichloroéthylène, le dichloroéthane et le trichloroéthane. Dans la production en petits lots, il peut être nettoyé en immergeant la cendre zéro dans un solvant organique. Le dégraissage à la vapeur de solvant organique est largement utilisé en production de masse. De plus, le nettoyage dans une solution alcaline chaude peut également donner des résultats satisfaisants. Par exemple, les pièces en acier peuvent être plongées dans une solution de soude caustique 10% à 70-80 ℃ pour le dégraissage, les pièces en cuivre et en alliage de cuivre peuvent être nettoyées dans une solution de 50g de phosphate trisodique, 50g de bicarbonate de sodium et 1L d'eau, et la température de la solution est de 60 -80°C. Les pièces peuvent également être dégraissées au détergent et nettoyées soigneusement à l'eau après dégraissage. Lorsque la surface de la pièce peut être complètement mouillée par l'eau, cela indique que la graisse de surface a été éliminée. Pour les petites pièces de forme complexe et en grande quantité, le nettoyage par ultrasons peut également être utilisé dans le réservoir spécial. L'efficacité d'élimination de l'huile par ultrasons est élevée.

2. Enlever l'oxyde

Avant le brasage, l'oxyde à la surface des pièces peut être éliminé par une méthode mécanique, une méthode de gravure chimique et une méthode de gravure électrochimique. Lors du nettoyage par méthode mécanique, il peut utiliser une lime, une brosse métallique, du papier de verre, une meule, un sablage pour éliminer le film d'oxyde sur la surface. Le nettoyage de la lime et du papier de verre est utilisé pour la production d'une seule pièce, et la rainure formée lors du nettoyage est également propice au mouillage et à l'étalement de la soudure. La meule, la brosse métallique et le sablage sont utilisés dans la production par lots. La surface de l'aluminium, de l'alliage d'aluminium et de l'alliage de titane ne doit pas être nettoyée mécaniquement.

3. Placage métallique sur la surface du métal de base

Le but principal du revêtement de métal sur la surface du métal de base est d'améliorer la soudabilité de certains matériaux et d'augmenter la mouillabilité de la soudure sur le métal de base; Empêcher l'interaction du métal de base et de la soudure sur la qualité du joint des effets indésirables, comme pour prévenir les fissures, réduire l'interface des composés intermétalliques cassants?; Comme couche de soudure, pour simplifier le processus d'assemblage et améliorer la productivité.

Matériaux de brasage

1. Le cuivre pur, le cuivre zinc et le cuivre argenté sont généralement utilisés pour le brasage de l'acier à outils et du carbure cémenté

Le cuivre pur a une bonne mouillabilité pour tous les types de carbures cémentés, mais il doit être brasé dans l'atmosphère réductrice d'hydrogène pour obtenir le meilleur effet. Dans le même temps, en raison de la température de brasage élevée, la contrainte dans le joint est importante, ce qui entra?ne une augmentation de la tendance à la fissuration. La résistance au cisaillement du joint brasé avec du cuivre pur traditionnel est d'environ 150 MPa, et le joint a une plasticité élevée, mais il ne convient pas aux travaux à haute température.

La soudure cuivre-zinc est la soudure la plus couramment utilisée pour le brasage de l'acier à outils et du carbure cémenté. Afin d'améliorer la mouillabilité de la soudure et la résistance du joint, des éléments d'alliage tels que Mn, Ni et Fe sont souvent ajoutés à la soudure. Par exemple, l'ajout de W (MN) 4% dans b-cu58znmn fait que la résistance au cisaillement du joint brasé au carbure cémenté atteint 300-320 MPa à température ambiante et 220-240 MPa à 320 ° C. En ajoutant une petite quantité de CO sur la base de b-cu58znmn, la résistance au cisaillement du joint brasé peut atteindre 350 MPa, et il a une ténacité aux chocs et une résistance à la fatigue élevées, ce qui peut améliorer considérablement la durée de vie des outils de coupe et des outils de forage de roche.

Le point de fusion de la soudure argent-cuivre est bas et la contrainte thermique du joint brasé est faible, ce qui est utile pour réduire la tendance à la fissuration du carbure cémenté pendant le brasage. Afin d'améliorer la mouillabilité de la soudure et d'augmenter la résistance et la température de travail du joint, des éléments d'alliage tels que Mn et Ni sont souvent ajoutés à la soudure. Par exemple, la mouillabilité de la soudure b-ag50cuzncdni au carbure cémenté est excellente et le joint brasé a de bonnes propriétés globales.

En plus des trois types de soudures ci-dessus, les soudures à base de Mn et à base de Ni, telles que b-mn50nicucrco et b-ni75crsib, peuvent être utilisées pour les carbures cémentés travaillant au-dessus de 500 ° C et nécessitant une résistance de joint élevée. Pour le brasage de l'acier rapide, il convient de sélectionner le métal d'apport de brasage spécial dont la température de brasage correspond à la température de trempe. Le métal d'apport de brasage peut être divisé en deux types : l'un est de type ferromanganèse, qui est principalement composé de ferromanganèse et de borax. La résistance au cisaillement du joint brasé est généralement d'environ 100 MPa, mais le joint a tendance à se fissurer?; l'autre est un alliage de cuivre spécial contenant Ni, Fe, Mn et Si, le joint brasé avec lui n'est pas facile à craquer et sa résistance au cisaillement peut être augmentée à 300mpa.

2. Flux et gaz de protection

Le choix du flux doit correspondre au métal de base et à la soudure. Lors du brasage de l'acier à outils et du carbure cémenté, le flux principal utilisé est le borax et l'acide borique, et certains fluorures (KF, NaF, CaF2, etc.) sont ajoutés. Les flux Fb301, fb302 et fb105 sont utilisés pour la soudure cuivre-zinc, et les flux fb101-fb104 sont utilisés pour la soudure argent-cuivre. Le flux Borax est principalement utilisé pour le brasage de l'acier rapide avec un métal d'apport spécial.

Afin d'empêcher l'oxydation de l'acier à outils pendant le chauffage du brasage et d'éviter le nettoyage après le brasage, un brasage sous protection gazeuse peut être utilisé. Le gaz protecteur peut être un gaz inerte ou un gaz réducteur, et le point de rosée du gaz doit être inférieur à – 40 ℃. Le carbure cémenté peut être brasé sous la protection de l'hydrogène, et le point de rosée de l'hydrogène doit être inférieur à - 59 ℃.

procédé de brasage

L'acier à outils doit être nettoyé avant le brasage et la surface usinée n'a pas besoin d'être trop lisse pour faciliter le mouillage et l'étalement du matériau et du flux. Avant le brasage, la surface du carbure cémenté doit être sablée ou polie avec du carbure de silicium ou une meule diamantée pour éliminer l'excès de carbone, de manière à être mouillée par la soudure pendant le brasage. Le carbure cémenté contenant du carbure de titane est difficile à mouiller. La mouillabilité d'une soudure forte peut être augmentée en enduisant une pate d'oxyde de cuivre ou d'oxyde de nickel sur sa surface et en la faisant cuire dans une atmosphère réductrice.

Il est préférable de braser l'acier à outils au carbone avant ou en même temps que le processus de trempe. Si le brasage est effectué avant le processus de trempe, la température de solidus de la soudure utilisée doit être supérieure à la plage de températures de trempe, de sorte que la soudure ait encore une résistance suffisante lorsqu'elle est réchauffée à la température de trempe sans défaillance. Lorsque le brasage et la trempe sont combinés, une soudure avec une température de solidus proche de la température de trempe doit être sélectionnée.

La gamme de composition de l'acier à outils allié est très large. Selon la nuance d'acier spécifique, le métal d'apport de brasage approprié, le processus de traitement thermique et la technologie combinant le processus de brasage et de traitement thermique doivent être déterminés, afin d'obtenir de bonnes performances de joint.

La température de trempe de l'acier rapide est généralement supérieure à la température de fusion de la soudure argent-cuivre et cuivre-zinc, il est donc nécessaire d'effectuer une trempe avant le brasage et un brasage pendant ou après la trempe secondaire. Si une trempe doit être effectuée après brasage, seul le métal d'apport spécial brasage mentionné ci-dessus peut être utilisé pour le brasage. Lors du brasage d'outils en acier rapide, il est plus approprié d'utiliser un four à coke. Lorsque la soudure fond, sortez l'outil et pressurisez immédiatement, extrudez l'excès de soudure, puis trempez à l'huile, puis tempérez à 550 ~ 570 ℃.

Lors du brasage d'une lame en carbure cémenté avec une barre d'outils en acier, il est préférable d'augmenter l'écart entre le joint de brasage et d'appliquer un joint de compensation en plastique dans le joint de brasage, et de refroidir lentement après le soudage, afin de réduire la contrainte de brasage, d'éviter les fissures et de prolonger le durée de vie de l'ensemble d'outils en carbure cémenté.

Nettoyage après brasage

La plupart des résidus de flux peuvent corroder le joint brasé et gêner l'inspection du joint brasé, il doit donc être nettoyé. Le résidu de flux sur la soudure est d'abord lavé avec de l'eau chaude ou un mélange de décrassage général, puis décapé avec une solution de décapage appropriée pour éliminer le film d'oxyde sur la barre d'outils de base. Cependant, veillez à ne pas utiliser de solution d'acide nitrique pour éviter la corrosion du métal de brasage. Le résidu de flux mou organique peut être essuyé ou nettoyé avec de l'essence, de l'alcool, de l'acétone et d'autres solvants organiques; Les résidus d'oxyde de zinc et de chlorure d'ammonium sont très corrosifs, ils doivent donc être nettoyés dans une solution de NaOH 10%, puis nettoyés à l'eau chaude ou à l'eau froide. Les résidus de flux de borax et d'acide borique sont généralement résolus par une méthode mécanique ou un trempage prolongé dans de l'eau bouillante.

Contr?le de la qualité du brasage

Les méthodes d'inspection des joints brasés peuvent être divisées en inspection non destructive et inspection destructive. Les principales méthodes de CND sont les suivantes?:

Contr?le d'apparence

Test de coloration et test de fluorescence. Ces deux méthodes sont principalement utilisées pour vérifier les microfissures, les trous d'air, la porosité et autres défauts qui ne peuvent pas être trouvés par l'inspection d'aspect.