1. Material de soldadura fuerte
(1) Para la soldadura fuerte de aceros para herramientas y carburos cementados, se suelen utilizar metales de aporte de cobre puro, cobre-zinc y cobre-plata. El cobre puro presenta buena humectabilidad con todo tipo de carburos cementados, pero el mejor resultado se obtiene soldando en atmósfera reductora de hidrógeno. Sin embargo, debido a la alta temperatura de soldadura, la tensión en la unión es elevada, lo que aumenta la propensión a la fisuración. La resistencia al corte de la unión soldada con cobre puro es de aproximadamente 150 MPa, y su plasticidad también es alta, pero no resulta adecuada para trabajos a altas temperaturas.
El metal de aporte de cobre-zinc es el más utilizado para la soldadura fuerte de aceros para herramientas y carburos cementados. Para mejorar la humectabilidad de la soldadura y la resistencia de la unión, se suelen añadir elementos de aleación como Mn, Ni, Fe. Por ejemplo, se añade un 4 % de w(MN) al b-cu58znmn para que la resistencia al corte de las uniones soldadas de carburo cementado alcance los 300-320 MPa a temperatura ambiente; además, mantiene una resistencia de 220-240 MPa a 320 °C. La adición de una pequeña cantidad de CO al b-cu58znmn permite que la resistencia al corte de la unión soldada alcance los 350 MPa, y presenta una alta tenacidad al impacto y resistencia a la fatiga, lo que mejora significativamente la vida útil de las herramientas de corte y perforación de rocas.
El menor punto de fusión del metal de aporte de plata-cobre para soldadura fuerte y la menor tensión térmica de la unión soldada son beneficiosos para reducir la tendencia al agrietamiento del carburo cementado durante la soldadura. Para mejorar la humectabilidad de la soldadura y aumentar la resistencia y la temperatura de trabajo de la unión, se suelen añadir Mn, Ni y otros elementos de aleación. Por ejemplo, la soldadura B-Ag50CuZnCdNi tiene una excelente humectabilidad con el carburo cementado, y la unión soldada presenta buenas propiedades generales.
Además de los tres tipos de metales de aporte para soldadura fuerte mencionados anteriormente, se pueden seleccionar metales de aporte para soldadura fuerte a base de Mn y Ni, como b-mn50nicucrco y b-ni75crsib, para trabajos con carburo cementado por encima de 500 ℃ y que requieren alta resistencia de unión. Para la soldadura fuerte de acero de alta velocidad, se debe seleccionar un metal de aporte especial con una temperatura de soldadura que coincida con la temperatura de temple. Este metal de aporte se divide en dos categorías: una es el metal de aporte de tipo ferromanganeso, que se compone principalmente de ferromanganeso y bórax. La resistencia al corte de la unión soldada es generalmente de unos 100 MPa, pero la unión es propensa a agrietarse; otro tipo de aleación especial de cobre que contiene Ni, Fe, Mn y Si no produce fácilmente grietas en las uniones soldadas, y su resistencia al corte puede aumentarse a 300 mpa.
(2) La selección del fundente de soldadura fuerte y del fundente de soldadura fuerte con gas de protección debe coincidir con el metal base y el metal de aporte que se va a soldar. Cuando se suelda acero para herramientas y carburo cementado, el fundente de soldadura fuerte utilizado es principalmente bórax y ácido bórico, y se añaden algunos fluoruros (KF, NaF, CaF2, etc.). Los fundentes Fb301, Fb302 y Fb105 se utilizan para soldadura de cobre-zinc, y los fundentes Fb101 a Fb104 se utilizan para soldadura de plata-cobre. El fundente de bórax se utiliza principalmente cuando se utiliza un metal de aporte de soldadura fuerte especial para soldar acero de alta velocidad.
Para evitar la oxidación del acero para herramientas durante el calentamiento por soldadura fuerte y para evitar la limpieza posterior, se puede utilizar la soldadura fuerte con protección gaseosa. El gas protector puede ser inerte o reductor, y su punto de rocío debe ser inferior a -40 ℃. El carburo cementado se puede soldar bajo protección de hidrógeno, y el punto de rocío del hidrógeno requerido debe ser inferior a -59 ℃.
2. Tecnología de soldadura fuerte
El acero para herramientas debe limpiarse antes de la soldadura fuerte, y la superficie mecanizada no debe ser demasiado lisa para facilitar la humectación y la distribución de los materiales y el fundente de soldadura. La superficie del carburo cementado debe arenarse antes de la soldadura fuerte, o pulirse con una muela abrasiva de carburo de silicio o diamante para eliminar el exceso de carbono de la superficie, de modo que sea humedecida por el metal de aporte durante la soldadura fuerte. El carburo cementado que contiene carburo de titanio es difícil de humectar. Se aplica una pasta de óxido de cobre u óxido de níquel sobre su superficie de una manera novedosa y se hornea en una atmósfera reductora para que el cobre o el níquel se transfieran a la superficie, aumentando así la humectabilidad de la soldadura fuerte.
La soldadura fuerte del acero al carbono para herramientas debe realizarse preferiblemente antes o al mismo tiempo que el temple. Si la soldadura fuerte se realiza antes del temple, la temperatura de solidificación del metal de aporte debe ser superior al rango de temperatura de temple, de modo que la soldadura conserve una resistencia suficientemente alta al recalentarse a la temperatura de temple sin que se produzcan fallos. Cuando se combinan la soldadura fuerte y el temple, se debe seleccionar un metal de aporte con una temperatura de solidificación cercana a la de temple.
El acero aleado para herramientas tiene una amplia gama de componentes. Para obtener un buen rendimiento de la unión, es necesario determinar el metal de aporte para la soldadura fuerte, el proceso de tratamiento térmico y la tecnología que combine ambos procesos, según el tipo específico de acero.
La temperatura de temple del acero de alta velocidad suele ser superior a la temperatura de fusión de la soldadura de cobre y cobre-zinc, por lo que es necesario templar antes de la soldadura fuerte y soldar durante o después del revenido secundario. Si se requiere temple después de la soldadura fuerte, solo se puede utilizar el metal de aporte especial mencionado anteriormente. Al soldar herramientas de corte de acero de alta velocidad, es apropiado utilizar un horno de coque. Una vez fundido el metal de aporte, retire la herramienta de corte y presurícela inmediatamente, extruya el exceso de metal de aporte, realice un temple en aceite y, finalmente, revenido a 550 ~ 570 ℃.
Al soldar la hoja de carburo cementado con la barra de herramientas de acero, se debe adoptar el método de aumentar la separación de soldadura y aplicar una junta de compensación de plástico en dicha separación. Además, se debe realizar un enfriamiento lento después de la soldadura para reducir la tensión de soldadura, prevenir grietas y prolongar la vida útil del conjunto de herramientas de carburo cementado.
Tras la soldadura por fibra, los residuos de fundente en la soldadura deben lavarse con agua caliente o una solución decapante común, y posteriormente decaparse con una solución decapante adecuada para eliminar la película de óxido de la varilla de la herramienta base. Sin embargo, tenga cuidado de no utilizar ácido nítrico para evitar la corrosión del metal de la junta de soldadura.
Fecha de publicación: 13 de junio de 2022