Caracterización de la soldadura brazing de pastillas de carburo de tungsteno en acero AISI – SAE 4140

Abstract

El proceso de soldadura brazing consiste en una unión heterogénea, gobernada por mecanismos de difusión, en el que el metal de aporte se funde completamente a temperaturas de fusión superiores a 450°C (840°F), pero inferior a la de los metales base. El metal fundido penetra y se extiende entre las piezas a soldar por efecto de capilaridad. En este trabajo se caracteriza la soldadura brazing con torcha, para unir insertos de carburo de tungsteno a mordazas de acero AISI - SAE 4140. Previamente se mecanizaron los alojamientos de estos insertos en las mordazas. Se empleó como metal de aporte varillas de aleación de plata, libres de cadmio, obtenidas del proveedor FONTARGEN BRAZING, y se utilizó el fundente F300 H ULTRA NT, de la misma marca. El método de fundido fue por oxiacetilénica. El objetivo de este trabajo es obtener las condiciones óptimas de esta unión y determinar el rango adecuado de los parámetros que intervienen, para ello se realizaron ensayos macroscópicos y microscópicos ópticos, incluyendo el análisis por microscopía electrónica de barrido (SEM). Además, se realizaron barridos de microdurezas en la interfase de soldadura involucrando los dos metales base, análisis de composición química de los mismos y se determinaron las microestructuras de las muestras. Se realizaron varias probetas, considerando un mejor control en el precalentamiento y en el enfriamiento posterior a la soldadura. Es importante tener un control de los parámetros de soldadura a fin de minimizar o evitar la aparición de discontinuidades que puedan comprometer el desempeño y la vida útil de las mordazas.

The brazing process consists of a heterogeneous joint, governed by diffusion mechanisms, in which the filler metal melts completely at melting temperatures higher than 450 °C (840 °F), but lower than the base metal´s melting point. The molten metal penetrates and spreads between the pieces to be welded by capillary action. In this work, torch brazing is characterized to join AISI - SAE 4140 steel jaws with tungsten carbide pads. Previously, the housings of these pads in the jaws were machined. Cadmium-free silver alloy rods, obtained from the supplier FONTARGEN BRAZING, were used as filler metal, and the flux F300 H ULTRA NT, from the same brand, was used. The melting method was by oxyacetylene. The purpose of this work is to obtain the optimum welding conditions and determine the appropriate range of the parameters involved. For this, optical macroscopic and microscopic tests were carried out, including scanning electron microscope analysis (SEM). In addition, microhardness sweep were performed in the welding interface involving the two base metals, analysis of their chemical composition, and the microstructures of the samples were determined. Several test pieces were made considering a better control in preheating and postbraze heat treatment. It is important to have control of the welding parameters in order to minimize or avoid the appearance of discontinuities that could compromise the performance and useful life of the joint.