Brasagem de aço ferramenta e carboneto cementado

1. Material de brasagem

(1) A brasagem de aços-ferramenta e carbonetos cementados geralmente utiliza metais de adição de cobre puro, cobre-zinco e cobre-prata. O cobre puro apresenta boa molhabilidade com todos os tipos de carbonetos cementados, mas o melhor resultado é obtido pela brasagem em atmosfera redutora de hidrogênio. Ao mesmo tempo, devido à alta temperatura de brasagem, a tensão na junta é elevada, o que aumenta a tendência à fissuração. A resistência ao cisalhamento da junta brasada com cobre puro é de aproximadamente 150 MPa, e a plasticidade da junta também é alta, porém não é adequada para trabalhos em altas temperaturas.

A liga de cobre-zinco é o metal de adição mais comumente usado para brasagem de aços-ferramenta e carbonetos cementados. Para melhorar a molhabilidade da solda e a resistência da junta, Mn, Ni, Fe e outros elementos de liga são frequentemente adicionados à solda. Por exemplo, a adição de 4% de w(MN) ao b-Cu58ZnMn permite que a resistência ao cisalhamento das juntas brasadas de carboneto cementado atinja 300 a 320 MPa à temperatura ambiente; e ainda se mantenha entre 220 e 240 MPa a 320 °C. A adição de uma pequena quantidade de CO à base de b-Cu58ZnMn pode elevar a resistência ao cisalhamento da junta brasada para 350 MPa, além de conferir alta tenacidade ao impacto e resistência à fadiga, aumentando significativamente a vida útil de ferramentas de corte e perfuração de rochas.

O ponto de fusão mais baixo do metal de adição para brasagem com cobre prateado e a menor tensão térmica da junta brasada são benéficos para reduzir a tendência de fissuração do metal duro durante a brasagem. Para melhorar a molhabilidade da solda e aumentar a resistência e a temperatura de trabalho da junta, Mn, Ni e outros elementos de liga são frequentemente adicionados à solda. Por exemplo, a solda B-AG50CUZNCDNI apresenta excelente molhabilidade ao metal duro, e a junta brasada possui boas propriedades gerais.

Além dos três tipos de metais de adição para brasagem mencionados acima, metais de adição à base de Mn e Ni, como o β-Mn50NiCrCo e o β-Ni75CrSib, podem ser selecionados para usinagem de metal duro acima de 500 °C e que exigem alta resistência da junta. Para a brasagem de aço rápido, deve-se selecionar um metal de adição especial com temperatura de brasagem compatível com a temperatura de têmpera. Este metal de adição divide-se em duas categorias: uma é o metal de adição do tipo ferromanganês, composto principalmente de ferromanganês e bórax. A resistência ao cisalhamento da junta brasada é geralmente de cerca de 100 MPa, mas a junta é propensa a trincas; a outra é uma liga especial de cobre contendo Ni, Fe, Mn e Si, que não apresenta facilidade de trincas nas juntas brasadas, e sua resistência ao cisalhamento pode chegar a 300 MPa.

(2) A seleção do fluxo de brasagem e do fluxo de brasagem com gás de proteção deve ser compatível com o metal base e o metal de adição a serem soldados. Na brasagem de aço ferramenta e carboneto cementado, o fluxo de brasagem utilizado é principalmente bórax e ácido bórico, com adição de alguns fluoretos (KF, NaF, CaF2, etc.). Os fluxos Fb301, Fb302 e Fb105 são utilizados para solda de cobre-zinco, e os fluxos Fb101 a Fb104 são utilizados para solda de prata-cobre. O fluxo de bórax é utilizado principalmente quando se utiliza metal de adição especial para brasagem de aço rápido.

Para evitar a oxidação do aço ferramenta durante o aquecimento da brasagem e dispensar a limpeza posterior, pode-se utilizar a brasagem com proteção gasosa. O gás protetor pode ser um gás inerte ou um gás redutor, e o ponto de orvalho do gás deve ser inferior a -40 °C. O carboneto cementado pode ser brasado sob proteção de hidrogênio, sendo que o ponto de orvalho do hidrogênio deve ser inferior a -59 °C.

2. Tecnologia de brasagem

O aço ferramenta deve ser limpo antes da brasagem, e a superfície usinada não precisa ser excessivamente lisa para facilitar a molhagem e o espalhamento dos materiais e do fluxo de brasagem. A superfície do metal duro deve ser jateada com areia antes da brasagem, ou polida com rebolo de carbeto de silício ou diamante para remover o excesso de carbono da superfície, de modo a permitir a molhagem pelo metal de adição durante a brasagem. O metal duro contendo carbeto de titânio é difícil de molhar. Uma pasta de óxido de cobre ou óxido de níquel é aplicada em sua superfície de uma maneira específica e curada em atmosfera redutora para promover a migração do cobre ou níquel para a superfície, aumentando assim a molhabilidade da solda de alta resistência.

A brasagem de aço carbono para ferramentas deve ser preferencialmente realizada antes ou simultaneamente ao processo de têmpera. Caso a brasagem seja realizada antes da têmpera, a temperatura de solidificação do metal de adição utilizado deve ser superior à faixa de temperatura de têmpera, de modo que a solda ainda apresente resistência suficiente ao ser reaquecida até a temperatura de têmpera, sem falhas. Quando a brasagem e a têmpera são combinadas, deve-se selecionar um metal de adição com temperatura de solidificação próxima à temperatura de têmpera.

O aço-ferramenta ligado possui uma ampla gama de componentes. O metal de adição para brasagem, o processo de tratamento térmico e a tecnologia que combina brasagem e tratamento térmico devem ser determinados de acordo com o tipo específico de aço, a fim de obter um bom desempenho da junta.

A temperatura de têmpera do aço rápido é geralmente superior à temperatura de fusão da solda de prata-cobre e cobre-zinco, sendo necessário realizar a têmpera antes da brasagem e a brasagem durante ou após o revenimento secundário. Caso seja necessária a têmpera após a brasagem, somente o metal de adição especial para brasagem mencionado anteriormente poderá ser utilizado. Ao brasagem de ferramentas de corte de aço rápido, é apropriado utilizar um forno a coque. Após a fusão do metal de adição, a ferramenta de corte deve ser retirada e imediatamente pressurizada, o excesso de metal de adição removido, e então a ferramenta submetida à têmpera em óleo, finalizando com o revenimento a 550 ~ 570 ℃.

Ao brasar a lâmina de metal duro com a barra de aço, deve-se adotar o método de aumentar a folga de brasagem e aplicar uma junta de compensação de plástico nessa folga, além de realizar um resfriamento lento após a soldagem para reduzir a tensão de brasagem, evitar trincas e prolongar a vida útil do conjunto da ferramenta de metal duro.

Após a soldagem com fibra, o resíduo de fluxo na solda deve ser lavado com água quente ou uma solução removedora de escória comum e, em seguida, decapado com uma solução decapante apropriada para remover a película de óxido da haste da ferramenta base. No entanto, deve-se ter cuidado para não usar solução de ácido nítrico para evitar a corrosão do metal da junta de brasagem.