Czy można pospawać złamane wiertło widiowe?

Pytanie

czy złamane wiertło widiowe można pospawać

Odpowiedź Sztucznej Inteligencji

Bezpośrednia odpowiedź na pytanie

• Wiertła widiowego (stalowy trzon + płytka z węglika spiekanego) nie powinno się spawać w celu naprawy.
• Spawanie jest technologicznie skrajnie trudne, osłabia narzędzie i stwarza realne zagrożenie w eksploatacji.
• Ekonomicznie i technicznie sensowniejsze są: wymiana wiertła lub – przy drogich, nietypowych narzędziach – profesjonalne lutowanie twarde / regeneracja.

Szczegółowa analiza problemu

1. Budowa i właściwości materiałów
   • Trzon: stal narzędziowa (HSS, Cr-V, 42CrMo itp.) – ciągliwa, wytrzymała na skręcanie.
   • Końcówka: węglik spiekany WC-Co – ekstremalnie twardy (≈90 HRA), ale kruchy, niska udarność, inny współczynnik rozszerzalności cieplnej (α_WC ≈ 4,5 ·10⁻⁶ /K, α_stali ≈ 12 ·10⁻⁶ /K).
   • Połączenie fabryczne: lutowanie twarde (brazing) stopami Ag-Cu-Zn lub Cu-Mn przy 780–930 °C.

2. Dlaczego spawanie zawodzi
   a) Konieczność stopienia stali (≈1500 °C) vs. lokalne stopienie lepiszcza kobaltowego (≈1495 °C) i nietopionych ziaren WC → struktura niejednorodna, porowata.
   b) Szok termiczny: gwałtowne nagrzewanie/stygniecie → mikropęknięcia w płytce i SWC.
   c) Różne α_T → po stygnięciu olbrzymie naprężenia ścinające na granicy faz.
   d) Rozhartowanie stali w strefie wpływu ciepła; utrata twardości i własności skrawnych widii.
   e) W praktyce złącze pęka przy pierwszym obciążeniu udarowym.

3. Teoretyczne wyjątki
   • Spawanie laserowe/mikroplazmowe WC-Co do stali stosuje się w produkcji narzędzi specjalnych (bardzo wąska SWC, minimalne rozwodnienie), lecz wymaga: komory ochronnej, proszków stopowych Ni-Cr-B-Si, pre- i post-wyżarzania. Koszt > ceny nowego wiertła SDS/HEX.
   • W fabryce czasem „nadspawywuje” się zęby karbidowe na głowicach wiertniczych, ale to inna geometria, grubsze przekroje i pełna kontrola piecowa; nie dotyczy regeneracji złamanego wiertła.

4. Alternatywy naprawcze
   • Lutowanie twarde nowej płytki – tylko gdy trzon nieuszkodzony i średnica >12 mm (łatwiejsze chłodzenie).
   • Klejenie strukturalne (epoxy-metal) – jedynie do chwilowego oznaczania, bez obciążeń skrawających.
   • Odszczepianie resztki widii i ponowne naostrzenie stalowego rdzenia (dla drewnianych kołków) – kompromisowe, rzadko stosowane.

Aktualne informacje i trendy

• Narzędzia z pełnego węglika (monolithic carbide) coraz tańsze, co dodatkowo obniża opłacalność napraw.
• W produkcji nowych głowic wiercących rośnie udział spawania laserowego proszkowego (LMD) węglików na krawędzie – technologia ta jednak nie schodzi na poziom warsztatowych napraw pojedynczych wierteł.
• Branża intensywnie rozwija druk 3D Binder-Jet WC-Co z infiltracją kobaltem, co w niedalekiej przyszłości może pozwolić na wytwarzanie niestandardowych geometrii zamiast napraw.

Wspierające wyjaśnienia i detale

• Różnica rozszerzalności powoduje naprężenie styczne:
  \[ \sigma = E \cdot (\alpha{\text{stal}}-\alpha{\text{WC}})\cdot \Delta T \]
  Dla ΔT ≈ 900 K otrzymujemy kilkaset MPa – przekracza wytrzymałość kobaltu i WC na rozciąganie.
• W strefie wpływu ciepła stal odpuszcza: twardość HRC spada z ~62 do ~35 po kilku sekundach powyżej 600 °C.
• Węglik spiekany ma zerową plastyczność – nawet mikropęknięcia natychmiast propagują w warunkach udaru.

Aspekty etyczne i prawne

• Rozpad wiertła przy 1000–1500 obr/min i udarze SDS generuje odłamki o energii kilkudziesięciu dżuli. Użytkownik ponosi odpowiedzialność cywilną/karną (BHP) w razie wypadku.
• Narzędzia muszą spełniać normę EN 62841-2-1 (bezpieczeństwo elektronarzędzi); samodzielnie spawane wiertło traci deklarację zgodności.
• Warsztaty regeneracyjne mają obowiązek wystawić protokół prób nieniszczących (NDT) – w praktyce dla spawu WC-stal jest to niewykonalne.

Praktyczne wskazówki

1. Oceń wartość wiertła. Standardowe SDS+, Ø ≤ 20 mm: kup nowe (koszt 3–20 €).
2. Jeśli to specjalne Ø > 40 mm lub głowica segmentowa:
   • Oddaj do zakładu regeneracji narzędzi – wymiana płytek przez lutowanie indukcyjne lub piecowe, szlifowanie faz skrawających.
3. Przy samodzielnym lutowaniu (tylko doświadczony spawacz):
   • Dokładne oczyszczenie powierzchni, topnik BF 33 lub FB 3.
   • Lut Ag60CuZnSn, temperatura 780–820 °C, równomierne nagrzewanie (palnik 2-dyszowy lub cewka indukcyjna).
   • Kontrolowane studzenie w piecu do 200 °C, dopiero potem w powietrzu.
4. Po naprawie zawsze wyważ wiertło statycznie; test próbny w osłonie.

Ewentualne zastrzeżenia lub uwagi dodatkowe

• Mikrospawanie laserowe może być opłacalne w lotnictwie lub narzędziach formujących, ale nie dla wierteł udarowych.
• Kleje ceramiczno-metaliczne (Ni-Cr) testowane w laboratoriach nie osiągają 100 MPa w ścinaniu – za mało dla udaru.
• Istnieją adaptery SDS+ → ½"UNF umożliwiające wykorzystanie resztki długiego wiertła jako trzpienia – rozwiązanie doraźne.

Sugestie dalszych badań

• Synteryzacja bezkobaltowa WC-FeNi – potencjalnie łatwiejsza do regeneracji metodami spawania.
• Zbadanie hybrydowego łączenia WC-stal przez vacuum brazing + ultradźwięki w celu redukcji naprężeń.
• Ocena trwałości naprawionych wierteł metodą LMD – potrzebne dane cyklu Wöhlera (N ~ 10⁵ uderzeń).
• Literaturę poglądową stanowią:
  • „Brazing of Cemented Carbides”, ASM Handbook, vol. 6A;
  • R. Wei et al., „Laser Additive Repair of WC-Co Tools”, Surf. Coat. Technol., 2023.

Krótkie podsumowanie

Z punktu widzenia inżynierii materiałowej spawanie złamanego wiertła widiowego kończy się zazwyczaj niepowodzeniem – destrukcją płytki, osłabieniem strefy wpływu ciepła i utratą bezpieczeństwa. Najpewniejsze i najtańsze jest kupno nowego narzędzia; przy bardzo drogich lub unikatowych wiertłach wchodzi w grę tylko profesjonalne lutowanie twarde lub wymiana płytki w specjalistycznym serwisie.