bedrijfsnieuws over Kan wolfraamcarbide aan staal worden gelast?

In de industriële productie is er vaak behoefte om slijtvaste wolfraamcarbide onderdelen (zoals slijtvaste voeringen, snijkanten van gereedschap) te combineren met hoogwaardige stalen componenten (zoals apparatuur bases, beugels). Deze combinatie maakt gebruik van de slijtvastheid van wolfraamcarbide en de taaiheid van staal. Op dit punt vragen veel mensen zich af: "Kan wolfraamcarbide direct op staal worden gelast?" Als een industrieel beoefenaar met jarenlange ervaring in het aanpakken van dergelijke problemen, is het duidelijke antwoord: Ja, het kan, maar het is niet eenvoudig.

De aanzienlijke verschillen in materiaaleigenschappen tussen wolfraamcarbide en staal (bijv. smeltpunt, thermische uitzettingseigenschappen) betekenen dat gangbare lasmethoden vaak tot scheuren leiden. Betrouwbare verbindingen kunnen echter worden bereikt door het selecteren van het juiste lasproces en het beheersen van belangrijke technieken. Dit artikel legt de kernredenen uit waarom lassen moeilijk is, 3 haalbare industriële methoden, praktische toepassingsscenario's en voorzorgsmaatregelen om falen te voorkomen — allemaal gebaseerd op echte fabriekservaring, wat duidelijkheid en relevantie voor industrieel gebruik garandeert.

De fundamentele uitdaging bij het lassen van wolfraamcarbide (WC) op staal (bijv. koolstofstaal, roestvrij staal) komt voort uit hun verschillende materiaaleigenschappen, voornamelijk in drie aspecten:

Staal heeft typisch een smeltpunt van 1.450–1.550°C, terwijl wolfraamcarbide een slechte stabiliteit vertoont bij hoge temperaturen: boven 1.300°C heeft het de neiging te ontbinden (waarbij koolstof vrijkomt) en zelfs broos te worden. De hoge temperaturen van conventioneel lassen (bijv. booglassen, dat vaak meer dan 1.500°C overschrijdt) beschadigen wolfraamcarbide direct, waardoor het ineffectief wordt voordat een sterke verbinding wordt gevormd.

Tijdens het lassen zetten materialen uit bij verhitting en trekken ze samen bij afkoeling. Staal heeft een veel hogere thermische uitzettingscoëfficiënt dan wolfraamcarbide: koolstofstaal heeft bijvoorbeeld een coëfficiënt van ongeveer 12×10⁻⁶/°C, terwijl die van wolfraamcarbide slechts 5×10⁻⁶/°C is. Tijdens het afkoelen trekt staal veel meer samen dan wolfraamcarbide, waardoor enorme thermische spanningen ontstaan die lasscheuren of het breken van wolfraamcarbide veroorzaken.

Staal is een ductiel metaal dat onder spanning kan vervormen zonder te breken. In tegenstelling hiermee is wolfraamcarbide een keramiekachtige composiet (samengesteld uit wolfraam-kristallen en kobaltbindmiddelen) en inherent broos. Dit verschil betekent dat na het lassen de vervorming van staal onder belasting direct wordt overgedragen op wolfraamcarbide, wat leidt tot broze breuk.

Industriële casus: Een werkplaats probeerde ooit wolfraamcarbide messen op stalen gereedschapshouders te lassen met behulp van conventioneel booglassen. Tijdens het afkoelen veroorzaakte de thermische spanning van de samentrekking van de stalen houder dat de wolfraamcarbide messen volledig langs de las scheurden — waardoor de hele partij onderdelen onbruikbaar werd.

Ondanks de uitdagingen bestaan er volwassen industriële oplossingen voor deze lastaak. De kernstrategieën zijn "het beheersen van de temperatuur om wolfraamcarbide te beschermen" en "het verlichten van spanning om scheuren te voorkomen." Hieronder staan de drie meest gebruikte methoden:

• Procesprincipe: Verhittingstemperaturen worden geregeld tussen 800–1.100°C — hoog genoeg om de vuller te smelten, maar laag genoeg om ontbinding of broosheid van wolfraamcarbide te voorkomen. Bij afkoeling creëert de gestolde vuller een mechanische en gedeeltelijke metallurgische verbinding.
• Voordelen: Lage apparatuureisen (vlam- of weerstandsovenverwarming werkt), lage kosten, geschikt voor massaproductie, minimale thermische schade aan wolfraamcarbide en hoge lasefficiëntie.
• Nadelen: Lagere verbindingssterkte dan fusielassen, slechte slagvastheid en ongeschikt voor toepassingen met hoge belasting of hoge frequentie-impact.
• Toepassingsscenario's:
  • Slijtvaste voeringen voor mijnbouwapparatuur (bijv. het lassen van wolfraamcarbide blokken op stalen crusher bases);
  • Algemene snijgereedschappen (bijv. het verbinden van wolfraamcarbide randen met stalen houtbewerkingsschaaflichamen);
  • Slijtringen voor pompen (bijv. het lassen van wolfraamcarbide ringen op de binnenwanden van stalen pompkasten om de slijtvastheid te verbeteren).

Industriële casus: Een fabrikant van betonmixers gebruikte kopergebaseerd solderen om kleine wolfraamcarbide blokken op stalen mixerbladen te bevestigen. De levensduur van de bladen werd verlengd van 3 maanden tot 12 maanden, met een totale kostenreductie van ongeveer 30%.

• Procesprincipe: De combinatie van lage temperatuur en hoge druk voorkomt ontbinding van wolfraamcarbide en bevordert tegelijkertijd atomaire diffusie. Er is geen vulmetaal nodig — de verbinding berust op atomaire beweging binnen de materialen zelf, wat resulteert in een lassterkte die dicht bij die van de basismaterialen ligt.
• Voordelen: Extreem hoge verbindingssterkte, geen zichtbare lasinterface, uitstekende afdichting, geschikt voor precisieonderdelen of hoge sterkte-eisen en minimale impact op materiaaleigenschappen na het lassen.
• Nadelen: Hoge investering in apparatuur (gespecialiseerde hogetemperatuur-, hogedruk-diffusieovens zijn vereist), lange productiecycli (elke las duurt meerdere uren), hoge kosten en ongeschiktheid voor grote of onregelmatige onderdelen.
• Toepassingsscenario's:
  • Spoelen voor hydraulische kleppen (bijv. het lassen van wolfraamcarbide afdichtingsoppervlakken op stalen spoelen voor lekvrije prestaties);
  • Precisie-matrijzen (bijv. het verbinden van wolfraamcarbide ponsen met stalen koudstansmatrijzen voor dimensionale nauwkeurigheid);
  • Hoogwaardige lucht- en ruimtevaartcomponenten (die zowel de taaiheid van staal als de slijtvastheid van wolfraamcarbide vereisen, met strenge betrouwbaarheidseisen).

• Procesprincipe: De geconcentreerde energie van de laser beperkt de verhitting tot een klein gebied (diameter van de smeltpoel typisch 0,5–2 mm), waardoor een precieze controle van de temperatuur en warmte-inbreng mogelijk is. Dit minimaliseert thermische spanning. Het vulmetaal compenseert de materiaalverschillen tussen wolfraamcarbide en staal, waardoor de lascompatibiliteit wordt verbeterd.
• Voordelen: Snelle lassnelheid, kleine warmte-beïnvloede zone, mogelijkheid om complexe vormen te lassen (bijv. gebogen oppervlakken, kleine gaten), geschikt voor kleine batchproductie of onderdeelreparaties en esthetisch lasuiterlijk.
• Nadelen: Hoge apparatuurkosten (vezellasers zijn duur), hoge vaardigheidseisen voor operators (precieze controle van de laserfocus is nodig) en ongeschiktheid voor extra grote onderdelen.
• Toepassingsscenario's:
  • Reparatie van versleten onderdelen (bijv. het lassen van wolfraamcarbide lagen om de afmetingen van versleten stalen assen te herstellen);
  • Productie van onregelmatige gereedschappen (bijv. het verbinden van wolfraamcarbide snijkoppen met stalen 刀柄 voor op maat gemaakte freesfrezen);
  • Kleine precisieonderdelen (bijv. het lassen van wolfraamcarbide slijtpunten op stalen klepkernen met diameters ≤10 mm).

Zelfs met de juiste lasmethode kan onjuiste bediening leiden tot lasscheuren, losraken van wolfraamcarbide of andere problemen. Op basis van industriële ervaring, concentreer u op deze vier kritieke stappen:

Olie, oxidelagen of roest op de lasoppervlakken zullen de bevochtiging van het vulmetaal of atomaire diffusie belemmeren, wat leidt tot verbindingsfalen. Specifieke stappen:

• Wolfraamcarbide oppervlak: Schuren met schuurpapier van 800–1.000 korrel om oxiden te verwijderen totdat een uniforme metaalglans zichtbaar is. Afvegen met alcohol of aceton om schuurstof en olie te verwijderen.
• Staal oppervlak: Verwijder roest met een staalborstel of zuurbeitsen, schuur vervolgens om een ruw oppervlak te creëren (ruwheid Ra 1,6–3,2μm) om de hechting met het vulmetaal te verbeteren. Reinig ten slotte met aceton met behulp van een pluisvrije doek.

Negatieve casus: Een werkplaats slaagde er niet in om olie volledig te verwijderen van een stalen basis vóór het hardsolderen. Hoewel de eerste inspecties een goede verbinding lieten zien, liet het wolfraamcarbide blok na 1 week gebruik los — vanwege slechte hechting tussen het vulmetaal en olie-verontreinigd staal.

Temperatuur en tijd zijn cruciaal voor de laskwaliteit; pas ze aan op basis van de methode en het materiaaltype:

• Hardsolderen: Houd de temperaturen tussen 800–1.100°C (vermijd overschrijding van 1.100°C om ontbinding van wolfraamcarbide te voorkomen). De verwarmingstijd moet net voldoende zijn om de vuller te smelten en gaten te vullen (meestal 10–30 seconden per onderdeel).
• Diffusielassen: Handhaaf temperaturen van 600–1.000°C en uniforme druk (om te voorkomen dat wolfraamcarbide breekt door lokale spanning). De houdertijd is afhankelijk van de dikte van het onderdeel (meestal 1–3 uur voor volledige atomaire diffusie).
• Laserlassen: Pas het laservermogen aan op basis van de dikte van het onderdeel (meestal 500–1.500W). Gebruik pulserende verwarming (warmte-pauze-warmte cycli) met 1–2 seconden per puls om oververhitting te voorkomen.

Om de niet-overeenkomende thermische uitzetting aan te pakken, plaatst u een overgangslaag (bijv. nikkel-legeringsplaat, koper-legeringsplaat) tussen wolfraamcarbide en staal. De thermische uitzettingscoëfficiënt ligt tussen de twee materialen en fungeert als buffer om de afkoelingsspanning te verminderen:

• Implementatie: Snijd de overgangslaag op maat van de lasoppervlakte, klem deze tussen wolfraamcarbide en staal en las de constructie aan elkaar. De laagdikte moet 0,1–0,5 mm zijn (overmatige dikte vermindert de algehele verbindingssterkte).
• Resultaat: Een fabrikant van mijnbouwapparatuur verminderde de lasscheurpercentages van 40% tot minder dan 8% door een nikkel-legering overgangslaag toe te voegen bij het lassen van wolfraamcarbide slijtvoeringen.

Snelle afkoeling na het lassen (bijv. afschrikken in water) verergert de thermische spanning en veroorzaakt scheuren. Gebruik langzame afkoeling om spanning los te laten:

• Natuurlijke langzame afkoeling: Plaats gelaste onderdelen in een droge, windvrije omgeving en laat ze gedurende meer dan 24 uur op natuurlijke wijze afkoelen. Vermijd blootstelling aan lage temperaturen of tocht.
• Lagetemperatuur temperen: Plaats onderdelen indien mogelijk in een temperoven, houd ze gedurende 200–300°C gedurende 2–4 uur vast en koel ze vervolgens af met de oven tot kamertemperatuur. Dit laat de interne spanning verder los en verbetert de verbindingsstabiliteit.

Het nastreven van overmatige lassterkte is contraproductief. De inherente broosheid van wolfraamcarbide betekent dat een overdreven sterke verbinding de staalvervorming direct op wolfraamcarbide zal overbrengen, waardoor het breekt. Een goede las balanceert "betrouwbaarheid" en "spanningsbuffering" om broze falen te voorkomen.

Het kobaltgehalte beïnvloedt de lasbaarheid aanzienlijk. Wolfraamcarbide met een laag kobaltgehalte (<5%) heeft een slechte hechting aan vulstoffen of basismetalen, wat leidt tot lasfalen. Kies kwaliteiten met 8–15% kobalt voor een betere compatibiliteit.

Inspectie is cruciaal om de kwaliteit te waarborgen. Voer na het lassen visuele controles uit (op scheuren, porositeit), mechanische tests (trekken, slagtests) en afdichtingstests (voor afgedichte onderdelen) om te voorkomen dat defecte onderdelen storingen in de apparatuur veroorzaken.

Het lassen van wolfraamcarbide op staal is volledig haalbaar, maar vereist het selecteren van de juiste methode op basis van het doel, de grootte en de prestatie-eisen van het onderdeel:

• Kies hardsolderen voor massaproductie en gematigde sterktebehoeften;
• Kies diffusielassen voor precisieonderdelen en hoge sterkte-eisen;
• Kies laserlassen voor complexe vormen of reparaties.

Door de oppervlaktevoorbereiding, temperatuurregeling, het gebruik van een overgangslaag en langzame afkoeling strikt op te volgen, kunt u scheuren en losraken voorkomen en een betrouwbare verbinding tot stand brengen die de slijtvastheid van wolfraamcarbide en de taaiheid van staal combineert.

Als uw onderdelen speciale werkomstandigheden omvatten (bijv. extra groot formaat, ultrahoge druk, sterke corrosie) en u niet zeker bent van het geschikte lasproces, neem dan gerust contact op. We kunnen oplossingen op maat bieden en zelfs proeflasproeven uitvoeren om ervoor te zorgen dat het eindproduct aan de industriële eisen voldoet.