Penyambungan baja perkakas dan karbida semen

1. Bahan patri

(1) Penyambungan baja perkakas dan karbida semen biasanya menggunakan logam pengisi penyambung tembaga murni, tembaga seng, dan tembaga perak. Tembaga murni memiliki kemampuan pembasahan yang baik terhadap semua jenis karbida semen, tetapi efek terbaik dapat diperoleh dengan penyambungan dalam atmosfer reduksi hidrogen. Pada saat yang sama, karena suhu penyambungan yang tinggi, tegangan pada sambungan besar, yang menyebabkan peningkatan kecenderungan retak. Kekuatan geser sambungan yang disambung dengan tembaga murni sekitar 150 MPa, dan plastisitas sambungan juga tinggi, tetapi tidak cocok untuk pekerjaan suhu tinggi.

Logam pengisi tembaga seng adalah logam pengisi yang paling umum digunakan untuk menyolder baja perkakas dan karbida semen. Untuk meningkatkan kemampuan pembasahan solder dan kekuatan sambungan, Mn, Ni, Fe, dan unsur paduan lainnya sering ditambahkan ke solder. Misalnya, w (MN) 4% ditambahkan ke b-cu58znmn untuk membuat kekuatan geser sambungan solder karbida semen mencapai 300 ~ 320 MPa pada suhu ruang; dan masih dapat mempertahankan 220 ~ 240 MPa pada suhu 320 ℃. Penambahan sejumlah kecil CO pada dasar b-cu58znmn dapat membuat kekuatan geser sambungan solder mencapai 350 MPa, dan memiliki ketangguhan benturan dan kekuatan lelah yang tinggi, secara signifikan meningkatkan umur pakai alat potong dan alat pengeboran batuan.

Titik leleh yang lebih rendah dari logam pengisi patri tembaga-perak dan tegangan termal yang lebih kecil pada sambungan patri bermanfaat untuk mengurangi kecenderungan retak karbida semen selama proses patri. Untuk meningkatkan kemampuan pembasahan solder dan meningkatkan kekuatan serta suhu kerja sambungan, Mn, Ni, dan unsur paduan lainnya sering ditambahkan ke solder. Misalnya, solder b-ag50cuzncdni memiliki kemampuan pembasahan yang sangat baik terhadap karbida semen, dan sambungan patri memiliki sifat komprehensif yang baik.

Selain tiga jenis logam pengisi patri di atas, logam pengisi patri berbasis Mn dan Ni, seperti b-mn50nicucrco dan b-ni75crsib, dapat dipilih untuk pengerjaan karbida semen di atas 500 ℃ dan membutuhkan kekuatan sambungan yang tinggi. Untuk patri baja kecepatan tinggi, logam pengisi patri khusus dengan suhu patri yang sesuai dengan suhu pendinginan harus dipilih. Logam pengisi ini dibagi menjadi dua kategori: pertama adalah logam pengisi tipe ferromangan, yang terutama terdiri dari ferromangan dan boraks. Kekuatan geser sambungan patri umumnya sekitar 100MPa, tetapi sambungan tersebut rentan terhadap retak; jenis lain dari paduan tembaga khusus yang mengandung Ni, Fe, Mn, dan Si tidak mudah menghasilkan retak pada sambungan patri, dan kekuatan gesernya dapat ditingkatkan hingga 300MPa.

(2) Pemilihan fluks patri dan fluks patri gas pelindung harus sesuai dengan logam dasar dan logam pengisi yang akan dilas. Ketika mematri baja perkakas dan karbida semen, fluks patri yang digunakan terutama adalah boraks dan asam borat, dan beberapa fluorida (KF, NaF, CaF2, dll.) ditambahkan. Fluks Fb301, fb302 dan fb105 digunakan untuk patri tembaga seng, dan fluks fb101 ~ fb104 digunakan untuk patri perak tembaga. Fluks boraks terutama digunakan ketika logam pengisi patri khusus digunakan untuk mematri baja kecepatan tinggi.

Untuk mencegah oksidasi baja perkakas selama pemanasan penyambungan dan untuk menghindari pembersihan setelah penyambungan, penyambungan dengan perlindungan gas dapat digunakan. Gas pelindung dapat berupa gas inert atau gas pereduksi, dan titik embun gas harus lebih rendah dari -40 ℃. Karbida semen dapat disambung di bawah perlindungan hidrogen, dan titik embun hidrogen yang dibutuhkan harus lebih rendah dari -59 ℃.

2. Teknologi penyambungan dengan patri

Baja perkakas harus dibersihkan sebelum disolder, dan permukaan yang dikerjakan tidak perlu terlalu halus agar memudahkan pembasahan dan penyebaran material serta fluks solder. Permukaan karbida semen harus di-sandblasting sebelum disolder, atau dipoles dengan roda gerinda silikon karbida atau intan untuk menghilangkan karbon berlebih pada permukaan, sehingga dapat dibasahi oleh logam pengisi solder selama proses penyolderan. Karbida semen yang mengandung titanium karbida sulit dibasahi. Pasta tembaga oksida atau nikel oksida diaplikasikan pada permukaannya dengan cara baru dan dipanggang dalam atmosfer reduksi untuk membuat tembaga atau nikel berpindah ke permukaan, sehingga meningkatkan kemampuan pembasahan solder yang kuat.

Penyambungan baja perkakas karbon sebaiknya dilakukan sebelum atau bersamaan dengan proses pendinginan. Jika penyambungan dilakukan sebelum proses pendinginan, suhu solidus logam pengisi yang digunakan harus lebih tinggi daripada kisaran suhu pendinginan, sehingga hasil las masih memiliki kekuatan yang cukup tinggi ketika dipanaskan kembali hingga suhu pendinginan tanpa mengalami kegagalan. Jika penyambungan dan pendinginan digabungkan, logam pengisi dengan suhu solidus yang mendekati suhu pendinginan harus dipilih.

Baja perkakas paduan memiliki berbagai macam komponen. Logam pengisi patri yang tepat, proses perlakuan panas, dan teknologi penggabungan proses patri dan perlakuan panas harus ditentukan sesuai dengan jenis baja tertentu, agar diperoleh kinerja sambungan yang baik.

Suhu pendinginan baja kecepatan tinggi umumnya lebih tinggi daripada suhu leleh solder tembaga perak dan seng tembaga, sehingga perlu dilakukan pendinginan sebelum penyambungan dan penyambungan selama atau setelah penempaan sekunder. Jika pendinginan diperlukan setelah penyambungan, hanya logam pengisi penyambungan khusus yang disebutkan di atas yang dapat digunakan untuk penyambungan. Saat menyambung alat potong baja kecepatan tinggi, sebaiknya menggunakan tungku kokas. Setelah logam pengisi penyambungan meleleh, keluarkan alat potong dan segera beri tekanan, keluarkan kelebihan logam pengisi penyambungan, kemudian lakukan pendinginan oli, dan kemudian tempa pada suhu 550 ~ 570 ℃.

Saat menyolder mata pisau karbida dengan batang perkakas baja, metode memperbesar celah solder dan memasang gasket kompensasi plastik pada celah solder harus diterapkan, dan pendinginan lambat harus dilakukan setelah pengelasan untuk mengurangi tegangan solder, mencegah retak, dan memperpanjang umur pakai rakitan perkakas karbida.

Setelah pengelasan serat, residu fluks pada hasil las harus dicuci dengan air panas atau campuran penghilang terak umum, lalu diasamkan dengan larutan pengasam yang sesuai untuk menghilangkan lapisan oksida pada batang alat dasar. Namun, berhati-hatilah agar tidak menggunakan larutan asam nitrat untuk mencegah korosi pada logam sambungan patri.