новости компании о Можно ли приварить карбид вольфрама к стали?

В промышленном производстве часто возникает необходимость сочетания износостойких частей из карбида вольфрама (таких как обшивки, режущие края инструментов) с высокопрочными стальными компонентами (такими как основы оборудования).,В данный момент многие люди задаются вопросом: "Может ли карбид вольфрама напрямую сварляться со сталью?" Как специалист по отрасли с многолетним опытом решения таких вопросов, ясный ответ:Да, это возможно, но это нелегко.

Значительные различия в свойствах материала между карбидом вольфрама и сталью (например, точка плавления, характеристики теплового расширения) означают, что распространенные методы сварки часто приводят к трещинам.ОднакоВ этой статье объясняются основные причины, по которым сварка является трудной, 3 возможных промышленных метода,практические сценарии применения, и меры предосторожности для предотвращения сбоев, все основанные на реальных опытах производства, обеспечивающих ясность и актуальность для промышленного использования.

Основная проблема при сварке карбида вольфрама (WC) на сталь (например, углеродистую сталь, нержавеющую сталь) связана с их отличительными свойствами материала, главным образом в трех аспектах:

Сталь обычно имеет температуру плавления 1,450-1,550 °C, в то время как карбид вольфрама демонстрирует плохую стабильность при высоких температурах: выше 1300 °C,он имеет тенденцию разлагаться (выпускает углерод) и даже становится ломкимВысокие температуры обычной сварки (например, дуговой сварки, которая часто превышает 1500 °C) непосредственно повреждают карбид вольфрама, делая его неэффективным до формирования сильной связи.

При сварке материалы расширяются при нагревании и сжимаются при охлаждении.углеродистая сталь имеет коэффициент приблизительно 12×10−6/°CВо время охлаждения сталь сокращается намного больше, чем карбид вольфрама, создавая массивное тепловое напряжение, которое вызывает трещины сварки или разрыв карбида вольфрама.

Сталь - это пластичный металл, который может деформироваться под давлением, не ломаясь.Карбид вольфрама - это керамический композит (состоит из кристаллов вольфрама-углерода и кобальтовых связующих веществ) и по своей сути хрупкий.Эта разница означает, что после сварки деформация стали под нагрузкой непосредственно переносится на карбид вольфрама, что приводит к хрупкому перелому.

Промышленный случайВ одной мастерской когда-то пытались сварить лезвия карбида вольфрама на стальные орудийные носители с помощью обычной дуговой сварки.Тепловое напряжение от сокращения стального держателя вызвало полную трещину лопастей карбида вольфрама вдоль сварки, что сделало всю партию деталей бесполезной..

Несмотря на сложности, для этой работы существуют зрелые промышленные решения.Основными стратегиями являются "контроль температуры для защиты карбида вольфрама" и "уменьшение напряжения, чтобы избежать трещин"Ниже приведены три наиболее широко используемых метода:

• Принцип процесса: температура нагрева контролируется в пределах от 800 до 1100°C. Достаточно высокая, чтобы расплавить наполнитель, но достаточно низкая, чтобы предотвратить разложение или ломкость карбида вольфрама.затвердевшее наполнитель создает механическую и частичную металлургическую связь.
• Преимущества: Низкие требования к оборудованию (работы по нагреву на огне или сопротивляющей печи), низкая стоимость, пригодная для массового производства, минимальное тепловое повреждение карбида вольфрама и высокая эффективность сварки.
• Недостатки: более низкая прочность связей, чем в термоядерной сварке, слабая устойчивость к ударам и не подходит для применения с высокой нагрузкой или высокой частотой ударов.
• Сценарии применения:
  • Изделие, специально разработанное или разработанное для использования в производстве металлов или изделий изделий изделий изделий изделий изделий изделий изделий изделий изделий изделий изделий изделий изделий изделий изделий изделий изделий изделий изделий изделий изделий изделий изделий изделий изделий изделий изделий изделий изделий изделий изделий изделий изделий изделий изделий изделий изделий изделий изделий изделий изделий изделий изделий изделий изделий изделий изделий изделий изделий изделий изделий изделий изделий изделий изделий изделий изделий изделий изделий изделий изделий изделий изделий изделий изделий изделий изделий изделий изделий изделий изделий изделий изделий изделий изделий изделий издели
  • Общие режущие инструменты (например, соединение краев карбида вольфрама с корпусами стальных деревообрабатывающих планшетов);
  • Окрашивание колец для насосов (например, сварка колец карбида вольфрама к внутренним стенам стальных корпусов насосов для повышения износостойкости).

Промышленный случай: Производитель бетономесителя использовал сплав на базе меди для прикрепления небольших блоков карбида вольфрама к лопаткам стального смесителя.со снижением общих затрат примерно на 30%.

• Принцип процесса: Сочетание низкой температуры и высокого давления предотвращает разложение карбида вольфрама, содействуя атомной диффузии.Не требуется металлического наполнителя. Связь зависит от движения атомов внутри самих материалов., что приводит к прочности сварки, близкой к прочности основных материалов.
• Преимущества: чрезвычайно высокая прочность сцепления, отсутствие видимого интерфейса сварки, отличная герметичность, подходящая для деталей высокой точности или требований высокой прочности и минимальное влияние на свойства материала после сварки.
• Недостатки: высокие затраты на оборудование (требуются специализированные высокотемпературные диффузионные печи под высоким давлением), длительные производственные циклы (каждая сварка занимает несколько часов), высокие затраты,и непригодность для больших или нерегулярных частей.
• Сценарии применения:
  • Спутники для гидравлических клапанов (например, сварка уплотнительных поверхностей карбида вольфрама на стальные спутники для обеспечения безпроницаемости);
  • Прецизионные формовые вставки (например, соединение перфораций карбида вольфрама с стальными рамками для холодного штампования для точности измерений);
  • Высокопрочные аэрокосмические компоненты (требующие как прочности стали, так и износостойкости карбида вольфрама, с строгими требованиями к надежности).

• Принцип процесса: Концентрированная энергия лазера ограничивает нагрев на небольшую площадь (диаметр расплавленного бассейна обычно 0,5 - 2 мм), что позволяет точно контролировать температуру и тепловой вход.Заполнительный металл компенсирует различия в материале между карбидом вольфрама и сталью, улучшая совместимость сварки.
• Преимущества: Быстрая скорость сварки, небольшая зона тепла, способность сварки сложных форм (например, изогнутые поверхности, маленькие края отверстий), подходящая для производства небольших партий или ремонта деталей,и эстетический вид сварки.
• Недостатки: высокая стоимость оборудования (волоконные лазерные сварщики дороги), высокие требования к профессиональным специалистам (нужно точно контролировать фокус лазера) и непригодность для сверхбольших деталей.
• Сценарии применения:
  • Ремонт изношенных деталей (например, сварка слоев карбида вольфрама для восстановления размеров изношенных стальных валов);
  • Производство нестандартных инструментов (например, соединение режущих голов карбида вольфрама с стальным ножом для фрезерных режек на заказ);
  • Небольшие детали высокой точности (например, сварка точек износа карбида вольфрама на стальные ядра клапанов диаметром ≤ 10 мм).

Даже при правильном методе сварки неправильная работа может привести к трещинам в сварке, отсоединению карбида вольфрама или другим проблемам.

Нефть, слои оксидов или ржавчина на поверхности сварки будут нарушать увлажнение металла наполнителя или атомную диффузию, что приведет к отказу связей.

• Поверхность карбида вольфрама: песок с песочной бумагой 800 ‰ 1000 для удаления оксидов до тех пор, пока не будет виден равномерный металлический блеск.
• Стальная поверхность: удаление ржавчины с помощью проволочной щетки или кислотного маринования, затем песок для создания грубой поверхности (грубость Ra 1,6 ∼ 3,2 мкм) для улучшения сцепления с металлическим наполнителем.очистить ацетоном с помощью ткани без перьев.

Отрицательный случайВ одной мастерской не удалось полностью удалить масло из стальной основы до жесткой сваривания.блок карбида вольфрама отделился после 1 недели работы из-за плохого сцепления между металлическим наполнителем и сталью, загрязненной нефтью.

Температура и время имеют решающее значение для качества сварки; регулируйте их в зависимости от метода и типа материала:

• Твердосплав: поддерживать температуру в пределах 800-1100°C (избегайте превышения 1100°C для предотвращения разложения карбида вольфрама).Время нагрева должно быть достаточно, чтобы расплавить наполнитель и заполнить пробелы (обычно 10-30 секунд на часть).
• Диффузионное связывание: поддерживать температуру 600-1000°C и равномерное давление (для предотвращения разрушения карбида вольфрама в результате локального напряжения).Время задержки зависит от толщины части (обычно 1 ≈ 3 часа для полной атомной диффузии).
• Лазерная сварка: регулируйте мощность лазера в зависимости от толщины деталей (обычно 500-1500 Вт). Используйте импульсное нагревание (циклы нагрева-паузы-нагрева) со скоростью 1-2 секунды на импульс, чтобы предотвратить перегрев.

Для устранения несовместимого теплового расширения между карбидом вольфрама и сталью вставляется переходный слой (например, листок из никелевого сплава, листок из медного сплава).Его коэффициент теплового расширения находится между двумя материалами, действующий в качестве буфера для снижения охлаждения напряжения:

• Использование: Вырезать переходный слой, чтобы он соответствовал размеру площади сварки, поместить его между карбидом вольфрама и сталью, и сварка сборки вместе.5 мм (чрезмерная толщина уменьшает общую прочность связи).
• Результат: Производитель горного оборудования сократил уровень трещин сварки с 40% до менее 8% путем добавления переходного слоя никелевого сплава при сварке износоустойчивых облицовок карбидом вольфрама.

Быстрое охлаждение после сварки (например, охлаждение в воде) усугубляет тепловое напряжение и вызывает трещины.

• Естественное медленное охлаждение: Заваренные детали помещают в сухую, безветренную среду и оставляют охлаждаться естественным путем более 24 часов.
• Низкотемпературное закаливание: Если это возможно, поместите детали в температуру 200-300°С в течение 2−4 часов, затем охладите до комнатной температуры..

Преследование чрезмерной прочности сварки является контрпродуктивным.что приводит к переломуХорошая сварка сбалансирует "надежность" и "буфер стресса", чтобы избежать хрупкого отказа.

Содержание кобальта значительно влияет на сварочность. Вольфрамокарбид с низким содержанием кобальта (<5%) имеет плохую адгезию к наполнителям или обычным металлам, что приводит к сбоям сварки.Выбирайте сорта с 8~15% кобальта для лучшей совместимости.

Проверка имеет решающее значение для обеспечения качества.После сварки выполните визуальные проверки (на трещины, пористость), механические испытания (проверки тяготения, удара),и испытания на герметичность (для герметизированных деталей) для предотвращения неисправности деталей, вызывающих неисправности оборудования.

Сварка карбида вольфрама на сталь вполне осуществима, но для этого необходимо выбрать правильный метод на основе назначения, размера и требований к производительности:

• Выберитетвердое сплавлениедля массового производства и потребностей в умеренной прочности;
• Выберитедиффузионное связываниедля деталей высокой точности и требований высокой прочности;
• Выберителазерная сваркадля сложных форм или ремонтов.

Строго соблюдая подготовку поверхности, контроль температуры, использование переходного слоя и медленное охлаждение, вы можете избежать трещин и отслоения,достижение надежной связи, сочетающей износостойкость карбида вольфрама и прочность стали.

Если ваши детали имеют особые условия работы (например, чрезвычайно большие размеры, сверхвысокое давление, сильная коррозия), и вы не уверены в подходящем процессе сварки,Не стесняйтесь обращатьсяМы можем предоставить индивидуальные решения и даже провести тесты на сварку образцов, чтобы убедиться, что конечный продукт соответствует промышленным требованиям.