noticias de la compañía sobre ¿Se puede soldar el carburo de tungsteno al acero?

En la producción industrial, a menudo es necesario combinar piezas de carburo de tungsteno resistentes al desgaste (como revestimientos de desgaste, bordes de corte de herramientas) con componentes de acero de alta resistencia (como bases de equipos),Esta combinación aprovecha la resistencia al desgaste del carburo de tungsteno y la dureza del acero. En este punto, muchas personas se preguntan: "¿Se puede soldar directamente el carburo de tungsteno al acero?" Como profesional de la industria con años de experiencia en abordar estos problemas, la respuesta clara es:Sí, se puede hacer, pero no es fácil.

Las diferencias significativas en las propiedades de los materiales entre el carburo de tungsteno y el acero (por ejemplo, punto de fusión, características de expansión térmica) significan que los métodos de soldadura comunes a menudo conducen a grietas.Sin embargoEn este artículo se explican las principales razones por las que la soldadura es difícil, 3 métodos industriales factibles,escenarios de aplicación práctica, y las precauciones para evitar fallos, basadas en la experiencia real de la fábrica, garantizando la claridad y la relevancia para el uso industrial.

El desafío fundamental en la soldadura de carburo de tungsteno (WC) a acero (por ejemplo, acero al carbono, acero inoxidable) se debe a sus distintas propiedades materiales, principalmente en tres aspectos:

El acero suele tener un punto de fusión de 1.450 ∼1.550 °C, mientras que el carburo de tungsteno presenta una baja estabilidad a altas temperaturas: por encima de 1.300 °C,Tiende a descomponerse (liberar carbono) e incluso a volverse frágil.Las altas temperaturas de la soldadura convencional (por ejemplo, la soldadura por arco, que a menudo supera los 1.500 °C) dañan directamente el carburo de tungsteno, haciéndolo ineficaz antes de que se forme un enlace fuerte.

Durante la soldadura, los materiales se expanden cuando se calientan y se contraen cuando se enfrían.El acero al carbono tiene un coeficiente de aproximadamente 12×10−6/°CDurante el enfriamiento, el acero se contrae mucho más que el carburo de tungsteno, creando un esfuerzo térmico masivo que causa grietas de soldadura o fracturación del carburo de tungsteno.

El acero es un metal dúctil que puede deformarse bajo tensión sin romperse.El carburo de tungsteno es un compuesto similar a la cerámica (compuesto por cristales de tungsteno y carbono y aglutinantes de cobalto) y es inherentemente frágil.Esta diferencia significa que después de la soldadura, la deformación del acero bajo carga se transfiere directamente al carburo de tungsteno, lo que conduce a una fractura frágil.

Caso industrial: Un taller intentó una vez soldar las hojas de carburo de tungsteno a los portaherramientas de acero mediante soldadura por arco convencional.La tensión térmica de la contracción del soporte de acero causó que las hojas de carburo de tungsteno se agrieten completamente a lo largo de la soldadura, haciendo que todo el lote de piezas fuera inútil..

A pesar de los desafíos, existen soluciones industriales maduras para esta tarea de soldadura.Las estrategias principales son "controlar la temperatura para proteger el carburo de tungsteno" y "aliviar el estrés para evitar el agrietamiento"." A continuación se presentan los tres métodos más utilizados:

• Principio del proceso: Las temperaturas de calentamiento se controlan entre 800°C y 1100°C, lo suficientemente altas para fundir el relleno pero lo suficientemente bajas para evitar la descomposición o fragilidad del carburo de tungsteno.el relleno solidificado crea un enlace mecánico y parcial metalúrgico.
• Ventajas: Bajos requisitos de equipamiento (obras de calentamiento en hornos de llama o resistencia), bajo coste, adecuado para la producción en masa, daño térmico mínimo al carburo de tungsteno y alta eficiencia de soldadura.
• Desventajas: Resistencia a la unión más baja que la soldadura por fusión, baja resistencia al impacto e inadecuada para aplicaciones de impacto de alta carga o alta frecuencia.
• Escenarios de aplicación:
  • Los componentes de los equipos de minería (por ejemplo, soldar bloques de carburo de tungsteno a las bases de los trituradores de acero)
  • herramientas de corte generales (por ejemplo, uniendo los bordes de carburo de tungsteno a los cuerpos de planchas de acero para la madera);
  • Anillos de desgaste para bombas (por ejemplo, soldar anillos de carburo de tungsteno a las paredes interiores de las carcasas de las bombas de acero para mejorar la resistencia al desgaste).

Caso industrial: Un fabricante de mezcladoras de hormigón utilizó soldadura a base de cobre para fijar pequeños bloques de carburo de tungsteno a las cuchillas de las mezcladoras de acero.con una reducción global de costes de aproximadamente un 30%.

• Principio del proceso: La combinación de baja temperatura y alta presión evita la descomposición del carburo de tungsteno al tiempo que promueve la difusión atómica.No se necesita metal de relleno. La unión depende del movimiento atómico dentro de los propios materiales., lo que resulta en una resistencia de soldadura cercana a la de los materiales base.
• Ventajas: Extremadamente alta resistencia a la unión, sin interfaz de soldadura visible, excelente sellado, adecuado para piezas de precisión o requisitos de alta resistencia, y un impacto mínimo en las propiedades del material después de la soldadura.
• Desventajas: Inversión elevada en equipos (se requieren hornos de difusión especializados de alta temperatura y alta presión), largos ciclos de producción (cada soldadura dura varias horas), alto coste,y inadecuado para piezas grandes o irregulares.
• Escenarios de aplicación:
  • Los elementos que se utilicen para la fabricación de las siguientes aplicaciones:
  • Las partes de las máquinas de ensamblaje y los equipos de ensamblaje y los equipos de ensamblaje y los equipos de ensamblaje y los equipos de ensamblaje y los equipos de ensamblaje y los equipos de ensamblaje y los equipos de ensamblaje y los equipos de ensamblaje y los equipos de ensamblaje y los equipos de ensamblaje y los equipos de ensamblaje y los equipos de ensamblaje y los equipos de ensamblaje.
  • Componentes aeroespaciales de alta resistencia (que requieren tanto la dureza del acero como la resistencia al desgaste del carburo de tungsteno, con estrictas exigencias de fiabilidad).

• Principio del proceso: El láser limita la energía concentrada del calentamiento a un área pequeña (diámetro de la piscina fundida típicamente 0,5 mm), lo que permite un control preciso de la temperatura y la entrada de calor.El metal de relleno compensa las diferencias de material entre el carburo de tungsteno y el acero, mejorando la compatibilidad de las soldaduras.
• Ventajas: velocidad de soldadura rápida, pequeña zona afectada por el calor, capacidad de soldar formas complejas (por ejemplo, superficies curvas, bordes de agujeros pequeños), adecuado para la producción en pequeños lotes o reparaciones de piezas,y aspecto estético de la soldadura.
• Desventajas: alto coste del equipo (las soldadoras de láser de fibra son caras), altos requisitos de habilidad para los operadores (se necesita un control preciso del enfoque del láser) e inadecuación para piezas extra grandes.
• Escenarios de aplicación:
  • Reparación de piezas desgastadas (por ejemplo, soldadura de capas de carburo de tungsteno para restaurar las dimensiones de los ejes de acero desgastados);
  • Fabricación de herramientas irregulares (por ejemplo, unión de las cabezas de corte de carburo de tungsteno con el mango de acero para cortadores de fresado personalizados);
  • Las piezas de precisión pequeñas (por ejemplo, soldar puntos de desgaste de carburo de tungsteno a núcleos de válvulas de acero con diámetros ≤ 10 mm).

Incluso con el método de soldadura correcto, el funcionamiento inadecuado puede provocar grietas de soldadura, desprendimiento de carburo de tungsteno u otros problemas.

El aceite, las capas de óxido o el óxido en las superficies de la soldadura afectarán a la humedad del metal de relleno o a la difusión atómica, lo que conducirá a la falla de la unión.

• Superficie de carburo de tungsteno: Arrojar arena con papel de lija de 800 ‰ 1.000 gránulos para eliminar los óxidos hasta que se vea un brillo metálico uniforme. Limpiar con alcohol o acetona para eliminar el polvo y el aceite de lija.
• Superficie de acero: Eliminar el óxido con un cepillo de alambre o decapado ácido, luego lijar para crear una superficie áspera (grosura Ra 1,6 ∼ 3,2 μm) para mejorar la adhesión con el metal de relleno.limpiar con acetona con un paño libre de pelusa.

Caso negativoUn taller no pudo eliminar completamente el aceite de una base de acero antes de la soldadura.el bloque de carburo de tungsteno que se desprende después de una semana de funcionamiento debido a la mala adhesión entre el metal de relleno y el acero contaminado con aceite.

La temperatura y el tiempo son críticos para la calidad de la soldadura; ajustarlos en función del método y el tipo de material:

• Soldadura con soldadura dura: Mantener las temperaturas entre 800 ∼ 1100 °C (evitar que superen los 1100 °C para evitar la descomposición del carburo de tungsteno).El tiempo de calentamiento debe ser justo lo suficiente para derretir el relleno y llenar los huecos (normalmente 10-30 segundos por parte).
• Enlace por difusión: Mantener las temperaturas a 600 ‰ 1.000 °C y una presión uniforme (para evitar la fracturación del carburo de tungsteno por tensión localizada).El tiempo de espera depende del grosor de la parte (generalmente 1 ∼ 3 horas para la difusión atómica completa).
• Soldadura por láser: Ajuste de la potencia del láser en función del grosor de la pieza (normalmente 500-1500 W).

Para abordar la expansión térmica incompatible, se inserta una capa de transición (por ejemplo, hoja de aleación de níquel, hoja de aleación de cobre) entre el carburo de tungsteno y el acero.Su coeficiente de expansión térmica se encuentra entre los dos materiales, que actúa como amortiguador para reducir la tensión de enfriamiento:

• Aplicación: Cortar la capa de transición para que coincida con el tamaño de la zona de soldadura, triturar entre el carburo de tungsteno y el acero, y soldar el conjunto juntos.5 mm (el espesor excesivo reduce la resistencia general de la unión).
• Resultado: Un fabricante de equipos mineros redujo las tasas de grieta de soldadura del 40% a menos del 8% mediante la adición de una capa de transición de aleación de níquel al soldar revestimientos de desgaste de carburo de tungsteno.

El enfriamiento rápido después de la soldadura (por ejemplo, apagado en agua) exacerba el estrés térmico y causa grietas.

• Refrigeración natural lenta: Colocar las piezas soldadas en un ambiente seco y libre de viento y dejar que se enfríen naturalmente durante más de 24 horas.
• Temperado a baja temperatura: Cuando sea posible, colocar las piezas en un horno de templado, mantener a 200°C durante 2°C, luego enfriar con el horno a temperatura ambiente. Esto libera aún más la tensión interna y mejora la estabilidad de la unión.

La fragilidad inherente del carburo de tungsteno significa que un enlace demasiado fuerte transferirá la deformación del acero directamente al carburo de tungsteno.causando una fractura.Una buena soldadura equilibra la "confiabilidad" y el "tampón de tensión" para evitar fallas frágiles.

El contenido de cobalto afecta significativamente la soldabilidad. El carburo de tungsteno con bajo contenido de cobalto (<5%) tiene una mala adhesión a los rellenos o metales básicos, lo que conduce a fallas de soldadura.Seleccione grados con 8 ∼ 15% de cobalto para una mejor compatibilidad.

La inspección es fundamental para garantizar la calidad. Después de la soldadura, realizar controles visuales (para detectar grietas, porosidad), pruebas mecánicas (pruebas de tracción, pruebas de impacto),y ensayos de sellado (para piezas selladas) para evitar que piezas defectuosas causen averías en el equipo.

La soldadura de carburo de tungsteno a acero es completamente factible, pero requiere la selección del método adecuado basado en el propósito, el tamaño y los requisitos de rendimiento de la pieza:

• Escogesoldadura con soldadura durapara la producción en serie y las necesidades de resistencia moderada;
• Escogeunión por difusiónpara piezas de precisión y exigencias de alta resistencia;
• Escogesoldadura por láserpara formas o reparaciones complejas.

Al seguir estrictamente la preparación de la superficie, el control de la temperatura, el uso de la capa de transición y el enfriamiento lento, puede evitar grietas y desprendimiento,lograr un enlace fiable que combine la resistencia al desgaste del carburo de tungsteno y la dureza del acero.

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