Takım çeliği ve sertleştirilmiş karbürün lehimlenmesi

1. Lehimleme malzemesi

(1) Takım çelikleri ve sertleştirilmiş karbürlerin lehimlenmesinde genellikle saf bakır, bakır çinko ve gümüş bakır lehim dolgu metalleri kullanılır. Saf bakır, her türlü sertleştirilmiş karbür ile iyi bir ıslatılabilirliğe sahiptir, ancak en iyi etki hidrojen indirgeyici atmosferde lehimleme ile elde edilebilir. Aynı zamanda, yüksek lehimleme sıcaklığı nedeniyle, bağlantıdaki gerilim büyüktür ve bu da çatlama eğiliminin artmasına yol açar. Saf bakır ile lehimlenmiş bağlantının kesme dayanımı yaklaşık 150 MPa'dır ve bağlantı plastisitesi de yüksektir, ancak yüksek sıcaklık çalışmaları için uygun değildir.

Bakır çinko dolgu metali, takım çelikleri ve sertleştirilmiş karbürlerin lehimlenmesinde en yaygın kullanılan dolgu metalidir. Lehimin ıslatılabilirliğini ve bağlantı mukavemetini artırmak için, lehime genellikle Mn, Ni, Fe ve diğer alaşım elementleri eklenir. Örneğin, b-cu58znmn'ye %4 oranında w(MN) eklenmesi, sertleştirilmiş karbür lehimli bağlantıların kesme mukavemetini oda sıcaklığında 300~320 MPa'ya ulaştırır; 320 ℃'de bile 220~240 MPa'yı koruyabilir. b-cu58znmn bazında az miktarda CO eklenmesi, lehimli bağlantının kesme mukavemetini 350 MPa'ya ulaştırabilir ve yüksek darbe dayanımı ve yorulma mukavemetine sahip olarak kesici takımların ve kaya delme aletlerinin hizmet ömrünü önemli ölçüde uzatır.

Gümüş bakır lehim dolgu metalinin daha düşük erime noktası ve lehimli bağlantının daha küçük termal gerilimi, lehimleme sırasında sertleştirilmiş karbürün çatlama eğilimini azaltmaya yardımcı olur. Lehimin ıslatılabilirliğini iyileştirmek ve bağlantının mukavemetini ve çalışma sıcaklığını artırmak için, lehime genellikle Mn, Ni ve diğer alaşım elementleri eklenir. Örneğin, b-ag50cuzncdni lehim, sertleştirilmiş karbür ile mükemmel ıslatılabilirliğe sahiptir ve lehimli bağlantı iyi kapsamlı özelliklere sahiptir.

Yukarıda belirtilen üç tip lehim dolgu metaline ek olarak, 500 ℃'nin üzerinde çalışan ve yüksek bağlantı mukavemeti gerektiren sertleştirilmiş karbür için b-mn50nicucrco ve b-ni75crsib gibi Mn bazlı ve Ni bazlı lehim dolgu metalleri de seçilebilir. Yüksek hız çeliğinin lehimlenmesi için, lehimleme sıcaklığının söndürme sıcaklığıyla eşleştiği özel bir lehim dolgu metali seçilmelidir. Bu dolgu metali iki kategoriye ayrılır: Birincisi, esas olarak ferromangan ve borakstan oluşan ferromangan tipi dolgu metalidir. Lehimli bağlantının kesme mukavemeti genellikle yaklaşık 100 MPa'dır, ancak bağlantıda çatlaklar oluşma eğilimi vardır; diğeri ise Ni, Fe, Mn ve Si içeren özel bir bakır alaşımıdır ve lehimli bağlantılarda çatlak oluşması kolay değildir ve kesme mukavemeti 300 MPa'ya kadar artırılabilir.

(2) Lehimleme akısı ve koruyucu gaz lehimleme akısının seçimi, kaynak yapılacak ana metal ve dolgu metaline uygun olmalıdır. Takım çeliği ve sertleştirilmiş karbürün lehimlenmesinde kullanılan lehimleme akısı esas olarak boraks ve borik asittir ve bazı florürler (KF, NaF, CaF2, vb.) eklenir. Bakır çinko lehim için Fb301, Fb302 ve Fb105 akıları, gümüş bakır lehim için ise Fb101 ~ Fb104 akıları kullanılır. Boraks akısı esas olarak özel lehim dolgu metali kullanılarak yüksek hızlı çeliğin lehimlenmesinde kullanılır.

Lehimleme sırasında takım çeliğinin oksidasyonunu önlemek ve lehimleme sonrası temizliği engellemek için gaz korumalı lehimleme kullanılabilir. Koruyucu gaz, inert gaz veya indirgeyici gaz olabilir ve gazın çiğlenme noktası -40 ℃'nin altında olmalıdır. Sementli karbür, hidrojen koruması altında lehimlenebilir ve hidrojenin çiğlenme noktasının -59 ℃'nin altında olması gerekir.

2. Lehimleme teknolojisi

Lehimlemeden önce takım çeliği temizlenmeli ve işlenmiş yüzey, malzemelerin ve lehimleme akısının ıslanmasını ve yayılmasını kolaylaştırmak için çok pürüzsüz olmamalıdır. Sementli karbürün yüzeyi, lehimlemeden önce kum püskürtme yöntemiyle temizlenmeli veya yüzeydeki fazla karbonu gidermek için silisyum karbür veya elmas taşlama diski ile parlatılmalıdır, böylece lehimleme sırasında lehim dolgu metali tarafından ıslanabilir. Titanyum karbür içeren sementli karbürün ıslanması zordur. Bakır oksit veya nikel oksit macunu, yüzeyine yeni bir yöntemle uygulanır ve indirgeyici bir atmosferde fırınlanarak bakır veya nikelin yüzeye geçmesi sağlanır, böylece güçlü lehimin ıslanabilirliği artırılır.

Karbon takım çeliğinin lehimlenmesi tercihen su verme işleminden önce veya aynı anda yapılmalıdır. Lehimleme su verme işleminden önce yapılıyorsa, kaynak bölgesinin su verme sıcaklığına tekrar ısıtıldığında bile yeterince yüksek mukavemete sahip olması ve arıza yapmaması için kullanılan dolgu metalinin katılaşma sıcaklığının su verme sıcaklık aralığından daha yüksek olması gerekir. Lehimleme ve su verme birlikte yapılıyorsa, katılaşma sıcaklığı su verme sıcaklığına yakın olan dolgu metali seçilmelidir.

Alaşımlı takım çeliği geniş bir bileşen yelpazesine sahiptir. İyi bir birleştirme performansı elde etmek için, uygun lehim dolgu metali, ısıl işlem süreci ve lehimleme ile ısıl işlem sürecinin birleştirilme teknolojisi, belirli çelik türüne göre belirlenmelidir.

Yüksek hız çeliğinin su verme sıcaklığı genellikle gümüş bakır ve bakır çinko lehiminin erime sıcaklığından daha yüksektir, bu nedenle lehimlemeden önce su verme ve ikincil temperleme sırasında veya sonrasında lehimleme yapılması gereklidir. Lehimlemeden sonra su verme gerekiyorsa, lehimleme için yalnızca yukarıda belirtilen özel lehim dolgu metali kullanılabilir. Yüksek hız çeliği kesici takımların lehimlenmesinde kok fırını kullanılması uygundur. Lehim dolgu metali eridiğinde, kesici takım çıkarılmalı ve hemen basınç uygulanarak fazla lehim dolgu metali dışarı atılmalı, ardından yağda su verme işlemi yapılmalı ve daha sonra 550~570 ℃'de temperleme yapılmalıdır.

Sementli karbür bıçağı çelik takım çubuğuyla lehimlerken, lehim aralığını artırma ve lehim aralığına plastik kompanzasyon contası uygulama yöntemi benimsenmeli ve kaynak işleminden sonra yavaş soğutma yapılarak lehim gerilimi azaltılmalı, çatlaklar önlenmeli ve sementli karbür takım tertibatının kullanım ömrü uzatılmalıdır.

Elyaf kaynağı işleminden sonra, kaynak yerindeki lehim artıkları sıcak su veya genel cüruf temizleme karışımı ile yıkanmalı ve ardından ana alet çubuğundaki oksit filmini gidermek için uygun bir asitleme çözeltisi ile temizlenmelidir. Ancak, lehim bağlantı metalinin korozyonunu önlemek için nitrik asit çözeltisi kullanılmamasına dikkat edilmelidir.