|
В настоящее время напаиваемый твердосплавный инструмент составляет около 80 % от общего количества инструмента, применяемого при обработке металлов резанием, поэтому повышение его качества является актуальной задачей.
Анализ эксплуатации напаиваемого инструмента показывает, что около 50 % поломок твердосплавных пластин при эксплуатации и трещин является следствием неправильного изготовления инструмента.
Одна из основных причин низкого качества напаиваемого твердосплавного инструмента - устаревшая технология его пайки, в результате которой в пластинах твердого сплава возникают остаточные паяльные напряжения (ОПН), величина которых в ряде случаев превышает половину предела прочности твердого сплава на растяжение. Значительное (в 1,5-2 раза) повышение качества инструмента может быть достигнуто путем выполнения основных положений, изложенных в настоящих рекомендациях. Рекомендации составлены на основе разработок Всероссийского научно-исследовательского и проектного института тугоплавких металлов и твердых сплавов и опыта по внедрению разработанной технологии пайки и термообработки металлорежущего инструмента на предприятиях различных отраслей промышленности. 1. МАТЕРИАЛЫ
· Корпуса инструмента изготавливать из стали марки 35ХГСА по ГОСТ 4543-71.
· Использовать пластины из твердых сплавов групп ВК, ТК и ТТК.
· Применять трехслойный припой* марки ТП-1М, выпускаемый по ТУ 48-21-731—85 Московским экспериментальным заводом качественных сплавов (ЭЗКС).
· Применять флюсы Ф100 и обезвоженную буру. 2. ПОДГОТОВКА ТВЕРДОСПЛАВНЫХ ПЛАСТИН К ПАЙКЕ
· Перед пайкой для улучшения смачивания поверхности твердого сплава расплавленным припоем методом окисления удалить поверхностный слой твердосплавной пластины.
· Твердосплавные пластины уложить в корзину из нержавеющей сетки и окислить в атмосфере воздухав камерной электропечи (типа СНО-3.4.2.5/13И1) при 800 °С в течение 10—30 мин в зависимости от объема печи, подсоса воздуха, массы садки и марки твердого сплава. Ориентировочная толщина оксидной пленки, имеющей бурый цвет, должна составлять 0,3—0,4 мм. При этом изменение размеров пластины твердого сплава весьма незначительно, так как плотность окисной пленки в 3—5 раз меньше плотности твердого сплава.
· Остывшие твердосплавные пластины зачистить от образовавшегося оксидного слоя во вращающемся барабане из нержавеющей стали со смесью, состоящей из речного песка, древесных опилок и 10-15%-го раствора каустической соды. Насыпной объем пластин твердого сплава составляет 50%, речного песка 25%, древесных опилок 15 %, раствор каустической соды - остальное.
· После снятия оксидного слоя во вращающемся барабане твердосплавные пластины помещают в корзину из нержавеющей сетки, промывают струёй горячей воды и сушат в потоке горячего воздуха.
· Хранить твердосплавные пластины после подготовки к пайке в сухом и чистом помещении не более 5—10 суток.
При отсутствии трехслойного припоя ТП-1М временно можно использовать припой ЛМцЖ57-1,5-0,75 (ОСТ 48-184-81). В этом случае повышение работоспособности инструмента при использовании стали 35ХГСА будет не в 1,5-2 раза, а менее чем в 1,5 раза. Использование припоя ЛМцЖ5 7-1,5-0,75 с корпусами инструмента из стали 45 не обеспечивает необходимой твердости корпуса инструмента и повышает работоспособность в 1,15-1,20 раза.
3. ПОДГОТОВКА КОРПУСА ИНСТРУМЕНТА К ПАЙКЕ
· Паз под пластину твердого сплава должен соответствовать форме и размеру пластины. Пластина не должна выступать из паза более чем на 0,8 мм.
· При использовании трехслойного припоя ТП-1М углубить паз на толщину припоя 0,7-0,8 мм.
· Опорная поверхность в корпусе инструмента должна быть прямолинейной, отклонение от прямолинейности допускается не более чем на ± 0,05 мм.
· Чистота обработки поверхности паза должна соответствовать Rz 40 ... Rz 20.
· В пазу недопустимы следы масла, эмульсии, ржавчины и других загрязнений. Очистку от окалины и ржавчины следует производить механическим путем, а от масла и эмульсии - промывкой в 10-15%-ном водном растворе каустической соды при 80—90°С в течение 10—15 мин, а затем в воде при 80—90°С с последующей сушкой в потоке горячего воздуха.
· Хранить подготовленные корпуса инструмента в сухом и чистом помещении не более 5-10 суток.
4. ПОДГОТОВКА ПРИПОЯ И ФЛЮСА К ПАЙКЕ
· Трехслойный припой ТП-1М дозировать путем вырубки из него пластины, конфигурация которой соответствует конфигурации паяемой поверхности. При этом размеры пластины припоя должны быть больше размеров паяемой поверхности пластины твердого сплава и в процессе пайки выступать за пределы последней на 0,5-0,7 мм, обеспечивая визуальное наблюдение за процессом плавления наружных слоев трехслойного припоя.
· Ориентировочная норма расхода припоя 0,8-0,9 г/см площади пайки.
· Без подготовки твердосплавных пластин к пайке методом окисления применять флюс Ф100, выпускаемый Новосибирским заводом редких металлов по ТУ 48-4-346-84.
При использовании флюса Ф100 иметь хорошую местную вентиляцию, так как он содержит токсичные соединения фтора. Для снижения токсичности допускается использовать флюс Ф100 в сочетании с обезвоженной бурой в соотношении 1:1.
· После подготовки пластин к пайке методом окисления применять обезвоженную буру.
Плавление (обезвоживание) буры проводить в электропечи на противне из нержавеющей стали при 800-820°С до полного расплавления.
Остывшую буру размельчить в шаровой мельнице или бегунках и просеять через сито с ячейкой 0,1-0,3 мм.
Обезвоженную буру хранить в герметически закрытой таре.
5. СБОРКА ИНСТРУМЕНТА ПОД ПАЙКУ
· При пайке инструмента простой конфигурации (резцы, ножи), сборку производить паяльщику непосредственно перед пайкой в следующей последовательности:
в гнездо корпуса насыпать порцию флюса;
уложить на него припой и насыпать порцию флюса;
установить пластину твердого сплава в гнездо и по краям насыпать флюс.
· При пайке многолезвийного инструмента предварительно закрепить пластину твердого сплава при помощи технологической стенки, технологического штифта, кернения, обвязки проволокой и т.п.
6. ПАЙКА ИНСТРУМЕНТА
· Нагрев инструмента под пайку производить на высокочастотных установках: для пайки малогабаритного инструмента (поперечное сечение меньше 40 мм) применять установки с ламповыми и тиристорными генераторами с рабочей частотой тока 66 кГц; для пайки крупногабаритного инструмента (поперечное сечение больше 40 мм) применять установки с машинными генераторами с рабочей частотой тока 2,4 или 8 кГц.
· Для нагрева каждой группы инструмента (мелкие инструменты, средние, крупные), подготовить индукторы. Пайку однолезвийного инструмента проводить в многоместных индукторах , обеспечивающих равномерный нагрев и высокую производительность труда. Форма индуктора должна соответствовать форме паяемого инструмента.
· Индуктор устанавливать так, чтобы нагрев проходил от корпуса инструмента к твердосплавной пластине. Зазор между индуктором и инструментом должен быть 8— 10 мм для равномерного прогрева инструмента (рисунок).
Расположение индуктора относительно корпуса инструмента · Нагрев инструмента начинать с корпуса. После прогрева корпуса до температуры пайки, продвинуть корпус с твердосплавной пластиной в более интенсивную зону нагрева.
· Средняя скорость нагрева под пайку не должна превышать 10 °С/с.
· Время нагрева под пайку определяет равномерность прогрева и является функцией многих переменных: формы и размеров изделий, теплопроводности материалов, параметров индуктора, частоты тока. Поэтому точное время должно определяться для каждого изделия индивидуально. Время нагрева устанавливается экспериментально с учетом того, что при нагреве под пайку исходная структура стали должна перейти в аустенит. Продолжительность нагрева считается достаточной, если ее увеличение после охлаждения инструмента на воздухе не приводит к повышению твердости корпуса инструмента на расстоянии 5-10 мм от пластины твердого сплава.
· Температура пайки определяется по температуре плавления наружных слоев трехслойного припоя ТП-1М. В процессе пайки плавятся только наружные слои, а промежуточный слой не должен плавиться.
· Продолжительность выдержки припоя в расплавленном состоянии составляет 3-5 сек. В процессе пайки не допускается перегрев припоя, о котором свидетельствуют белые пары цинка.
· После расплавления припоя и заполнения зазоров между пластиной твердого сплава и стенками паза корпуса поправить пластину, вынуть инструмент из индуктора и поджать шпателем из нержавеющей стали твердосплавную пластину к корпусу инструмента.
· Охлаждение паяных инструментов в зависимости от их размеров проводить на воздухе, в подогретом песке или на полой водоохлаждаемой изнутри медной плите со средней скоростью 50-100°С/мин.Твердость корпуса инструмента на расстоянии 5—10 мм от твердосплавной пластины после пайки должна составлять HRC34—42.
· Не допускается сбрасывание инструмента после пайки во избежание скалывания или растрескивания твердосплавных пластин.
7. ОЧИСТКА ИНСТРУМЕНТА ПОСЛЕ ПАЙКИ
· Удалить остатки флюса и окалины чугунной дробью размером не более 0,7 мм. Использование дроби большего размера приводит к выкрашиванию рабочих кромок инструмента.
· Излишки припоя удалить механическим путем.
8. КОНТРОЛЬ КАЧЕСТВА ПАЙКИ
· Весь инструмент после пайки подвергнуть внешнему контролю на трещины, непропаи и смещение твердосплавной пластины.
· Непропай по периметру не должен превышать 5-10% от общего периметра паяного шва и недопускается под режущей кромкой инструмента.
· Смещение твердосплавной пластины относительно корпуса инструмента допускается в пределах половины припуска на окончательную заточку.
· Толщина паяного шва по периметру должна быть не менее 0,5 мм. Проводить 100 %-ный контроль.
· Твердость корпуса инструмента на расстоянии 5—10 мм от пластины твердого сплава должна составлять HRC34—42. Контроль твердости проводить выборочно на 3—5 % от партии.
· 100 %-ный контроль пластин твердого сплава после заточки проводить люминесцентным методом или методом цветной дефектоскопии для выявления трещин.
· Инструмент с трещинами в пластинах твердого сплава отбраковывать и к работе не допускать.
9. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ИНСТРУКЦИЯ ПО ИЗГОТОВЛЕНИЮ И ПРИМЕНЕНИЮ ЛЮСА ДЛЯ ПАЙКИ ТВЕРДОСПЛАВНОГО ИНСТРУМЕНТА ПРИПОЯМИ НА ОСНОВЕ МЕДИ
9.1 Материалы
· Борный ангидрид (В2О3), калий борфтористый (KBF4), калий фтористый (KF кислый), натрий тетраборнокислый (бура Nа2В4О7*10Н2О).
9.2 Приготовление флюса
· Плавление (обезвоживание) буры: Засыпанную в тигель из нержавеющей стали буру загрузить в электропечь с температурой 800-820°С. Расплавить буру в печи и выдерживать при данной температуре до полного прекращения пузырения. Расплавленную буру выгрузить из печи и вылить на лист или поддон из нержавеющей стали. Остывшую до комнатной температуры буру измельчить в шаровой мельнице или бегунках до порошкообразного состояния. Просеять через сито с ячейками 0,1-0,3 мм. Буру хранить в герметически закрытых емкостях.
·Для приготовления флюса механически смешать исходные материалы в следующих количествах, % (мае.): В О - 29 (± 10); KBF - 19 (±5); KF - 35 (± 10); Na B О (обезвоженная) - остальное. 2 3 4 2 4 7
·Флюс хранить в герметически закрытых емкостях, брать по мере необходимости.
·Для приготовления пасты порошковый флюс указанного состава небольшими порциями вводят в воду при постоянном перемешивании до необходимой консистенции. Для лучшего заполнения зазора между паяемыми поверхностями и улучшения клеящих свойств надо добавить до 10 % глицерина или соснового масла.
Приготовленный пастообразный флюс хранить в закрытой таре не более 3 сут.
При пайке в закрытый паз или труднодоступных мест применять в виде пасты.
9.3 Применение флюса
·Флюс применяют для пайки твердых сплавов, включая труднопаяемые твердые сплавы титановой и тантало-титановой групп припоями на основе меди.
·Флюс имеет широкий температурный интервал активности (600-1100°С); его высокая химическая активность позволяет улучшить смачиваемость паяемых поверхностей расплавленными припоями и способствует получению паяного шва без непропаев.
·Флюс может быть использован как в виде сухого порошка, так и в виде пасты, замешанной на воде.
·Применение флюса в виде пасты позволяет получить фиксированное клеевое соединение паяемых материалов (прочность клеевого соединения до 1,5 МПа), а также дает возможность проводить индукционную и печную пайку при любом положении инструмента.
·Флюс в виде пасты наносят на паяемые поверхности в процессе сборки инструмента под пайку, капельницей, кистью или окунанием с последующей сушкой на воздухе не менее 2 ч.
·Применение данного пастообразного флюса исключает коррозию паяемых поверхностей в процессе сушки перед пайкой.
·Применение флюса позволяет повысить качество паяного твердосплавного инструмента, улучшить условия труда, а также дает возможность автоматизировать процесс пайки.
Источник: http://www.kzts.ru/ |
