टूल स्टील और सीमेंटेड कार्बाइड की ब्रेज़िंग

1. ब्रेज़िंग सामग्री

(1) टूल स्टील और सीमेंटेड कार्बाइड की ब्रेज़िंग में आमतौर पर शुद्ध तांबा, तांबा-जिंक और सिल्वर-तांबा ब्रेज़िंग फिलर धातुओं का उपयोग किया जाता है। शुद्ध तांबे में सभी प्रकार के सीमेंटेड कार्बाइड के लिए अच्छी वेटेबिलिटी होती है, लेकिन हाइड्रोजन के अपचायक वातावरण में ब्रेज़िंग करने से सर्वोत्तम परिणाम प्राप्त होते हैं। साथ ही, उच्च ब्रेज़िंग तापमान के कारण जोड़ में तनाव अधिक होता है, जिससे दरार पड़ने की प्रवृत्ति बढ़ जाती है। शुद्ध तांबे से ब्रेज़ किए गए जोड़ की अपरूपण शक्ति लगभग 150MPa होती है और जोड़ की प्लास्टिसिटी भी अधिक होती है, लेकिन यह उच्च तापमान पर काम करने के लिए उपयुक्त नहीं है।

कॉपर जिंक फिलर मेटल, टूल स्टील और सीमेंटेड कार्बाइड की ब्रेज़िंग के लिए सबसे अधिक उपयोग किया जाने वाला फिलर मेटल है। सोल्डर की वेटेबिलिटी और जॉइंट की मजबूती बढ़ाने के लिए, सोल्डर में अक्सर Mn, Ni, Fe और अन्य मिश्रधातु तत्व मिलाए जाते हैं। उदाहरण के लिए, b-cu58znmn में 4% w (MN) मिलाने से कमरे के तापमान पर सीमेंटेड कार्बाइड ब्रेज़्ड जॉइंट की शीयर स्ट्रेंथ 300 ~ 320 MPa तक पहुँच जाती है; यह 320 ℃ पर भी 220 ~ 240 MPa तक बनी रहती है। b-cu58znmn में थोड़ी मात्रा में CO मिलाने से ब्रेज़्ड जॉइंट की शीयर स्ट्रेंथ 350 MPa तक पहुँच जाती है, और इसमें उच्च इम्पैक्ट टफनेस और फटीग स्ट्रेंथ होती है, जिससे कटिंग टूल्स और रॉक ड्रिलिंग टूल्स की सर्विस लाइफ में काफी सुधार होता है।

सिल्वर कॉपर ब्रेज़िंग फिलर मेटल का कम गलनांक और ब्रेज़्ड जॉइंट का कम थर्मल स्ट्रेस, ब्रेज़िंग के दौरान सीमेंटेड कार्बाइड की दरार पड़ने की प्रवृत्ति को कम करने में सहायक होते हैं। सोल्डर की वेटेबिलिटी को बेहतर बनाने और जॉइंट की मजबूती और कार्य तापमान को बढ़ाने के लिए, सोल्डर में अक्सर Mn, Ni और अन्य मिश्रधातु तत्व मिलाए जाते हैं। उदाहरण के लिए, b-ag50cuzncdni सोल्डर की सीमेंटेड कार्बाइड के प्रति उत्कृष्ट वेटेबिलिटी होती है, और ब्रेज़्ड जॉइंट के समग्र गुण अच्छे होते हैं।

ऊपर वर्णित तीन प्रकार के ब्रेज़िंग फिलर धातुओं के अतिरिक्त, 500 ℃ से अधिक तापमान पर सीमेंटेड कार्बाइड की ब्रेज़िंग के लिए, जिनमें उच्च जोड़ शक्ति की आवश्यकता होती है, Mn आधारित और Ni आधारित ब्रेज़िंग फिलर धातुएँ, जैसे b-mn50nicucrco और b-ni75crsib, चुनी जा सकती हैं। हाई-स्पीड स्टील की ब्रेज़िंग के लिए, ऐसी विशेष ब्रेज़िंग फिलर धातु का चयन किया जाना चाहिए जिसका ब्रेज़िंग तापमान शमन तापमान के अनुरूप हो। इस फिलर धातु को दो श्रेणियों में विभाजित किया गया है: एक है फेरोमैंगनीज प्रकार की फिलर धातु, जो मुख्य रूप से फेरोमैंगनीज और बोरेक्स से बनी होती है। ब्रेज़्ड जोड़ की अपरूपण शक्ति आमतौर पर लगभग 100MPa होती है, लेकिन जोड़ में दरारें पड़ने की संभावना होती है; दूसरी ओर, Ni, Fe, Mn और Si युक्त विशेष तांबा मिश्र धातु ब्रेज़्ड जोड़ों में दरारें उत्पन्न करने में आसान नहीं होती है, और इसकी अपरूपण शक्ति को 300mpa तक बढ़ाया जा सकता है।

(2) ब्रेज़िंग फ्लक्स और शील्डिंग गैस का चयन वेल्ड किए जाने वाले बेस मेटल और फिलर मेटल के अनुरूप होना चाहिए। टूल स्टील और सीमेंटेड कार्बाइड की ब्रेज़िंग करते समय, मुख्य रूप से बोरेक्स और बोरिक एसिड का उपयोग किया जाता है, और कुछ फ्लोराइड (KF, NaF, CaF2, आदि) भी मिलाए जाते हैं। कॉपर जिंक सोल्डर के लिए Fb301, fb302 और fb105 फ्लक्स का उपयोग किया जाता है, जबकि सिल्वर कॉपर सोल्डर के लिए fb101 से fb104 फ्लक्स का उपयोग किया जाता है। हाई-स्पीड स्टील की ब्रेज़िंग के लिए विशेष ब्रेज़िंग फिलर मेटल का उपयोग करते समय मुख्य रूप से बोरेक्स फ्लक्स का उपयोग किया जाता है।

ब्रेज़िंग के दौरान टूल स्टील के ऑक्सीकरण को रोकने और ब्रेज़िंग के बाद सफाई से बचने के लिए, गैस-शील्डेड ब्रेज़िंग का उपयोग किया जा सकता है। सुरक्षात्मक गैस अक्रिय गैस या अपचायक गैस हो सकती है, और गैस का ओस बिंदु -40 ℃ से कम होना चाहिए। हाइड्रोजन की सुरक्षा में सीमेंटेड कार्बाइड की ब्रेज़िंग की जा सकती है, और आवश्यक हाइड्रोजन का ओस बिंदु -59 ℃ से कम होना चाहिए।

2. ब्रेज़िंग तकनीक

टूल स्टील को ब्रेज़िंग से पहले अच्छी तरह साफ करना आवश्यक है, और मशीनीकृत सतह को बहुत चिकना नहीं होना चाहिए ताकि सामग्री और ब्रेज़िंग फ्लक्स आसानी से फैल सकें और उन पर अच्छी तरह से लग सकें। सीमेंटेड कार्बाइड की सतह को ब्रेज़िंग से पहले सैंडब्लास्ट किया जाना चाहिए, या सिलिकॉन कार्बाइड या डायमंड ग्राइंडिंग व्हील से पॉलिश किया जाना चाहिए ताकि सतह पर जमा अतिरिक्त कार्बन को हटाया जा सके, जिससे ब्रेज़िंग के दौरान फिलर मेटल उस पर अच्छी तरह से लग सके। टाइटेनियम कार्बाइड युक्त सीमेंटेड कार्बाइड को अच्छी तरह से लगना मुश्किल होता है। कॉपर ऑक्साइड या निकेल ऑक्साइड पेस्ट को इसकी सतह पर एक नए तरीके से लगाया जाता है और अपचायक वातावरण में पकाया जाता है ताकि कॉपर या निकेल सतह पर आ जाएं, जिससे मजबूत सोल्डर की भार वहन क्षमता बढ़ जाती है।

कार्बन टूल स्टील की ब्रेज़िंग प्रक्रिया को अधिमानतः शमन प्रक्रिया से पहले या उसी समय किया जाना चाहिए। यदि ब्रेज़िंग प्रक्रिया शमन प्रक्रिया से पहले की जाती है, तो उपयोग किए जाने वाले फिलर धातु का सॉलिडस तापमान शमन तापमान सीमा से अधिक होना चाहिए, ताकि वेल्डिंग को शमन तापमान तक पुनः गर्म करने पर भी वह बिना टूटे पर्याप्त रूप से मजबूत बनी रहे। ब्रेज़िंग और शमन प्रक्रिया को एक साथ करने पर, शमन तापमान के निकट सॉलिडस तापमान वाले फिलर धातु का चयन किया जाना चाहिए।

मिश्र धातु उपकरण इस्पात में घटकों की एक विस्तृत श्रृंखला होती है। उपयुक्त ब्रेज़िंग फिलर धातु, ताप उपचार प्रक्रिया और ब्रेज़िंग तथा ताप उपचार प्रक्रिया के संयोजन की तकनीक को विशिष्ट इस्पात प्रकार के अनुसार निर्धारित किया जाना चाहिए, ताकि जोड़ का प्रदर्शन अच्छा हो सके।

हाई-स्पीड स्टील का शमन तापमान आमतौर पर सिल्वर कॉपर और कॉपर जिंक सोल्डर के गलनांक तापमान से अधिक होता है, इसलिए ब्रेज़िंग से पहले शमन करना और द्वितीयक टेम्परिंग के दौरान या बाद में ब्रेज़िंग करना आवश्यक है। यदि ब्रेज़िंग के बाद शमन की आवश्यकता हो, तो केवल उपर्युक्त विशेष ब्रेज़िंग फिलर धातु का ही उपयोग किया जा सकता है। हाई-स्पीड स्टील कटिंग टूल्स की ब्रेज़िंग करते समय कोक फर्नेस का उपयोग करना उचित होता है। ब्रेज़िंग फिलर धातु के पिघलने पर, कटिंग टूल को बाहर निकालें और तुरंत उस पर दबाव डालें, अतिरिक्त ब्रेज़िंग फिलर धातु को बाहर निकालें, फिर तेल शमन करें और उसके बाद 550 ~ 570 ℃ पर टेम्परिंग करें।

सीमेंटेड कार्बाइड ब्लेड को स्टील टूल बार के साथ ब्रेज़िंग करते समय, ब्रेज़िंग गैप को बढ़ाने और ब्रेज़िंग गैप में प्लास्टिक कंपनसेशन गैस्केट लगाने की विधि अपनाई जानी चाहिए, और वेल्डिंग के बाद धीमी शीतलन प्रक्रिया अपनाई जानी चाहिए ताकि ब्रेज़िंग तनाव को कम किया जा सके, दरारों को रोका जा सके और सीमेंटेड कार्बाइड टूल असेंबली के सेवा जीवन को बढ़ाया जा सके।

फाइबर वेल्डिंग के बाद, वेल्डमेंट पर बचे हुए फ्लक्स अवशेष को गर्म पानी या सामान्य स्लैग हटाने वाले मिश्रण से धोना चाहिए, और फिर बेस टूल रॉड पर मौजूद ऑक्साइड परत को हटाने के लिए उपयुक्त पिकलिंग घोल से उपचारित करना चाहिए। हालांकि, ब्रेज़िंग जॉइंट धातु के क्षरण को रोकने के लिए नाइट्रिक एसिड घोल का उपयोग न करें।