การบัดกรีเหล็กเครื่องมือและคาร์ไบด์ซีเมนต์

1. วัสดุบัดกรี

(1) เหล็กกล้าเครื่องมือบัดกรีและคาร์ไบด์ซีเมนต์มักใช้โลหะเติมประสานทองแดงบริสุทธิ์ ทองแดงสังกะสี และทองแดงเงิน ทองแดงบริสุทธิ์มีความสามารถในการเปียกได้ดีกับคาร์ไบด์ซีเมนต์ทุกชนิด แต่ประสิทธิภาพที่ดีที่สุดคือการบัดกรีในบรรยากาศรีดิวซ์ของไฮโดรเจน ขณะเดียวกัน เนื่องจากอุณหภูมิในการบัดกรีสูง แรงเค้นในรอยเชื่อมจึงสูง ส่งผลให้มีแนวโน้มที่จะเกิดรอยแตกร้าวมากขึ้น ความแข็งแรงเฉือนของรอยเชื่อมที่บัดกรีด้วยทองแดงบริสุทธิ์อยู่ที่ประมาณ 150 เมกะปาสคาล และความยืดหยุ่นของรอยเชื่อมก็สูงเช่นกัน แต่ไม่เหมาะสำหรับงานอุณหภูมิสูง

โลหะเติมทองแดง-สังกะสีเป็นโลหะเติมที่นิยมใช้มากที่สุดสำหรับการบัดกรีเหล็กกล้าเครื่องมือและคาร์ไบด์ซีเมนต์ เพื่อเพิ่มความสามารถในการเปียกของตะกั่วบัดกรีและความแข็งแรงของรอยเชื่อม จึงมักเติมแมงกานีส นิกเกิล เหล็ก และโลหะผสมอื่นๆ ลงในตะกั่วบัดกรี ตัวอย่างเช่น เติม w (MN) 4% ลงใน b-cu58znmn เพื่อเพิ่มความแข็งแรงเฉือนของรอยเชื่อมคาร์ไบด์ซีเมนต์ให้สูงถึง 300-320 เมกะปาสคาลที่อุณหภูมิห้อง และสามารถรักษาอุณหภูมิได้ 220-240 เมกะปาสคาลที่อุณหภูมิ 320 องศาเซลเซียส การเติม CO เล็กน้อยลงบน b-cu58znmn สามารถเพิ่มความแข็งแรงเฉือนของรอยเชื่อมให้สูงถึง 350 เมกะปาสคาล และความเหนียวและความทนทานต่อแรงกระแทกสูง ช่วยยืดอายุการใช้งานของเครื่องมือตัดและเครื่องมือเจาะหินได้อย่างมาก

จุดหลอมเหลวที่ต่ำกว่าของโลหะประสานทองแดงเงินและแรงเค้นความร้อนที่น้อยกว่าของรอยเชื่อมประสานมีประโยชน์ในการลดแนวโน้มการแตกร้าวของคาร์ไบด์ซีเมนต์ในระหว่างการบัดกรี เพื่อปรับปรุงความสามารถในการเปียกของตะกั่วบัดกรีและเพิ่มความแข็งแรงและอุณหภูมิการทำงานของรอยเชื่อม มักมีการเติมแมงกานีส นิกเกิล และโลหะผสมอื่นๆ ลงในตะกั่วบัดกรี ตัวอย่างเช่น ตะกั่วบัดกรี b-ag50cuzncdni มีความสามารถในการเปียกที่ดีเยี่ยมกับคาร์ไบด์ซีเมนต์ และรอยเชื่อมประสานมีคุณสมบัติที่ครอบคลุมดี

นอกจากโลหะเติมสำหรับการเชื่อมประสานสามประเภทข้างต้นแล้ว โลหะเติมสำหรับการเชื่อมประสานที่มี Mn และ Ni เช่น b-mn50nicucrco และ b-ni75crsib ยังสามารถเลือกใช้สำหรับงานคาร์ไบด์ซีเมนต์ที่อุณหภูมิสูงกว่า 500 องศาเซลเซียส และต้องการความแข็งแรงของรอยเชื่อมสูง สำหรับการบัดกรีเหล็กกล้าความเร็วสูง ควรเลือกใช้โลหะเติมสำหรับการเชื่อมประสานชนิดพิเศษที่มีอุณหภูมิการบัดกรีตรงกับอุณหภูมิการชุบแข็ง โลหะเติมนี้แบ่งออกเป็นสองประเภท ประเภทแรกคือโลหะเติมประเภทเฟอร์โรแมงกานีส ซึ่งประกอบด้วยเฟอร์โรแมงกานีสและโบแรกซ์เป็นหลัก ความแข็งแรงเฉือนของรอยเชื่อมโดยทั่วไปอยู่ที่ประมาณ 100 เมกะปาสคาล แต่รอยเชื่อมมีแนวโน้มที่จะแตกร้าวได้ง่าย ส่วนโลหะผสมทองแดงชนิดพิเศษอีกประเภทหนึ่งที่มี Ni, Fe, Mn และ Si นั้นไม่ก่อให้เกิดรอยแตกร้าวได้ง่ายในรอยเชื่อม และสามารถเพิ่มความแข็งแรงเฉือนได้ถึง 300 เมกะปาสคาล

(2) การเลือกฟลักซ์บัดกรีและฟลักซ์บัดกรีก๊าซป้องกันต้องสอดคล้องกับโลหะฐานและโลหะเติมที่จะเชื่อม เมื่อบัดกรีเหล็กกล้าเครื่องมือและคาร์ไบด์ซีเมนต์ ฟลักซ์บัดกรีที่ใช้ส่วนใหญ่จะเป็นบอแรกซ์และกรดบอริก และมีการเติมฟลูออไรด์บางชนิด (KF, NaF, CaF2 เป็นต้น) ฟลักซ์ Fb301, fb302 และ fb105 ใช้สำหรับบัดกรีทองแดงและสังกะสี และฟลักซ์ fb101 ~ fb104 ใช้สำหรับบัดกรีทองแดงและเงิน ฟลักซ์บอแรกซ์ส่วนใหญ่ใช้เมื่อใช้โลหะเติมบัดกรีพิเศษเพื่อบัดกรีเหล็กกล้าความเร็วสูง

เพื่อป้องกันการเกิดออกซิเดชันของเหล็กกล้าเครื่องมือระหว่างการให้ความร้อนในการบัดกรี และเพื่อหลีกเลี่ยงการทำความสะอาดหลังการบัดกรี สามารถใช้การบัดกรีแบบมีแก๊สป้องกันได้ แก๊สป้องกันอาจเป็นแก๊สเฉื่อยหรือแก๊สรีดิวซ์ และจุดน้ำค้างของแก๊สต้องต่ำกว่า -40 ℃ สามารถบัดกรีคาร์ไบด์ซีเมนต์ภายใต้การป้องกันด้วยไฮโดรเจนได้ และจุดน้ำค้างของไฮโดรเจนที่ต้องการต้องต่ำกว่า -59 ℃

2. เทคโนโลยีการบัดกรี

เหล็กกล้าเครื่องมือต้องได้รับการทำความสะอาดก่อนการบัดกรีประสาน และพื้นผิวที่ผ่านการกลึงไม่จำเป็นต้องเรียบเกินไปเพื่อให้วัสดุและฟลักซ์บัดกรีสามารถกระจายตัวและเปียกชื้นได้ง่าย พื้นผิวของคาร์ไบด์ซีเมนต์ควรได้รับการพ่นทรายก่อนการบัดกรีประสาน หรือขัดด้วยซิลิกอนคาร์ไบด์หรือล้อเจียรเพชรเพื่อกำจัดคาร์บอนส่วนเกินบนพื้นผิว เพื่อให้โลหะเติมบัดกรีสามารถชุบตัวและเปียกชื้นได้ในระหว่างการบัดกรีประสาน คาร์ไบด์ซีเมนต์ที่มีไทเทเนียมคาร์ไบด์นั้นชุบตัวได้ยาก จะมีการทาคอปเปอร์ออกไซด์หรือนิกเกิลออกไซด์เพสต์บนพื้นผิวด้วยวิธีใหม่และอบในบรรยากาศรีดิวซ์เพื่อให้ทองแดงหรือนิกเกิลเปลี่ยนสถานะสู่พื้นผิว เพื่อเพิ่มความสามารถในการชุบแข็งของตะกั่วบัดกรีที่แข็งแรง

การบัดกรีเหล็กกล้าเครื่องมือคาร์บอนควรทำก่อนหรือพร้อมกับกระบวนการชุบแข็ง หากทำการบัดกรีก่อนกระบวนการชุบแข็ง อุณหภูมิโซลิดัสของโลหะเติมที่ใช้จะต้องสูงกว่าช่วงอุณหภูมิการชุบแข็ง เพื่อให้ชิ้นงานเชื่อมยังคงมีความแข็งแรงเพียงพอเมื่อถูกให้ความร้อนจนถึงอุณหภูมิการชุบแข็งโดยไม่เกิดความเสียหาย เมื่อทำการบัดกรีและการชุบแข็งร่วมกัน ควรเลือกโลหะเติมที่มีอุณหภูมิโซลิดัสใกล้เคียงกับอุณหภูมิการชุบแข็ง

เหล็กกล้าเครื่องมือโลหะผสมมีส่วนประกอบที่หลากหลาย ควรพิจารณาโลหะเชื่อมประสานที่เหมาะสม กระบวนการอบชุบด้วยความร้อน และเทคโนโลยีการผสมผสานระหว่างการบัดกรีประสานและกระบวนการอบชุบด้วยความร้อนตามประเภทของเหล็ก เพื่อให้ได้ประสิทธิภาพการเชื่อมประสานที่ดี

อุณหภูมิการชุบแข็งของเหล็กกล้าความเร็วสูงโดยทั่วไปจะสูงกว่าอุณหภูมิการหลอมของทองแดงเงินและทองแดงสังกะสี ดังนั้นจึงจำเป็นต้องชุบแข็งก่อนการบัดกรี และบัดกรีในระหว่างหรือหลังการอบคืนตัวขั้นที่สอง หากจำเป็นต้องชุบแข็งหลังการบัดกรี สามารถใช้เฉพาะโลหะเติมสำหรับบัดกรีชนิดพิเศษที่กล่าวถึงข้างต้นเท่านั้นสำหรับการบัดกรี สำหรับการบัดกรีเครื่องมือตัดเหล็กกล้าความเร็วสูง ควรใช้เตาเผาถ่านโค้ก เมื่อโลหะเติมสำหรับบัดกรีหลอมละลายแล้ว ให้นำเครื่องมือตัดออกและอัดแรงดันทันที รีดโลหะเติมสำหรับบัดกรีส่วนเกินออก จากนั้นทำการชุบแข็งด้วยน้ำมัน แล้วอบคืนตัวที่อุณหภูมิ 550-570 องศาเซลเซียส

เมื่อทำการบัดกรีใบมีดคาร์ไบด์ซีเมนต์ด้วยแถบเครื่องมือเหล็ก ควรใช้วิธีการเพิ่มช่องว่างในการบัดกรีและใช้ปะเก็นชดเชยพลาสติกในช่องว่างในการบัดกรี และควรดำเนินการระบายความร้อนอย่างช้าๆ หลังจากการเชื่อมเพื่อลดความเครียดในการบัดกรี ป้องกันรอยแตก และยืดอายุการใช้งานของชุดประกอบเครื่องมือคาร์ไบด์ซีเมนต์

หลังการเชื่อมไฟเบอร์ ควรล้างคราบฟลักซ์ตกค้างบนรอยเชื่อมด้วยน้ำร้อนหรือน้ำยาขจัดตะกรันทั่วไป จากนั้นจึงนำไปดองด้วยน้ำยาดองที่เหมาะสมเพื่อขจัดฟิล์มออกไซด์บนแท่งเครื่องมือฐาน อย่างไรก็ตาม ควรระมัดระวังอย่าใช้กรดไนตริกเพื่อป้องกันการกัดกร่อนของโลหะที่เชื่อมประสาน