Припой для пайки резцов — Мастерок

3-й этап — напайка пластинок.

Этот этап является наиболее ответственным, так как при неправильном его проведении, во время работы резца, пластинки твердого сплава могут отскакивать или ломаться, вследствие образовавшихся при напайке трещин.

Виды применяемых припоев

Для того чтобы спаять резец, можно использовать и медь, хотя как альтернативу можно использовать его и с другими металлами (цинк, серебро, кремний, олово и т.д.). Каждый из таких компонентов снижает температуру плавления.

Но следует отметить, что такие припои не рекомендуется использовать, если работа предстоит со сталью или чугуном, так как в этом случае образуются фосфиты, которые влияют на прочность соединения. Такой шов будет очень хрупким, и, при оказании вибрационного или изгибающего давления, соединение может деформироваться или просто лопнуть.

Виды резцов по металлу

Резцы для токарного станка делятся также по категории выполняемых работ. Каждый тип максимально приближен к определенным действиям и редко пригоден для остальных. Этот параметр стоит выбирать особенно внимательно.

Выбор и подготовка твердосплавных пластин для пайки дереворежущего инструмента

Особое внимание в процессе пайки — как при изготовлении нового инструмента, так и при его ремонте — необходимо уделять правильному выбору пластинок твердого сплава, который зависит от режимов резания, твердости и плотности обрабатываемого материала. Для того чтобы разобраться в этой зависимости, необходимо немного углубиться в физику твердого сплава.

Твердый сплав — это сплав на основе карбидов вольфрама, титана, тантала, соединенных металлической связкой — кобальтом. Порошки карбидов смешивают с порошком кобальта, из этой смеси прессуют заготовки необходимой формы и спекают при температуре, близкой к температуре плавления кобальта в защитной атмосфере — инертных газах, например, азоте. Таким образом получают твердосплавный материал разных размеров и форм, которым оснащаются дереворежущие инструменты.

Физико-механические свойства твердого сплава зависят от химического состава и процентного содержания кобальта в сплаве.

Характеристики твердосплавного материала одного из производителей — известной немецкой фирмы Tigra приведены в таблице.

Чем больше в твердом сплаве кобальта, тем более прочным и вязким он становится, лучше противостоит ударным нагрузкам и вибрациям. Инструментом из таких твердых сплавов обрабатывают, например, массивную древесину мягких и твердых пород. Особенно хорош подобный инструмент для обработки древесины мягких пород, потому что в ней встречаются сучки, «натыкаясь» на которые в процессе резания, лезвие ножа испытывает ударную нагрузку.

Если твердый сплав недостаточно вязкий, на режущей кромке быстро образуется микроскопический скол, а вскоре все лезвие инструмента покрывается подобными сколами, т. е. твердосплавный инструмент с низким содержанием кобальта обрабатывает заготовки из массива мягкой древесины с невысоким качеством.

https://www.youtube.com/watch?v=zGXqNG-w4xI

А вот для обработки заготовок из плиты MDF хорошо подходит инструмент из твердого сплава с низким содержанием кобальта. При низкой вязкости сплава у него высокая твердость и он плохо сопротивляется ударным нагрузкам и вибрациям, но обладает высокой износостойкостью.

В плите MDF нет сучков, значит, отсутствуют и ударные нагрузки на инструмент. Но плита MDF намного тверже массива древесины, поэтому твердосплавный инструмент с низким содержанием кобальта проработает долго и обеспечит высокое качество обработки.

Кроме того, чем больше размер зерен карбидов в твердом сплаве, тем выше его прочность, но ниже износостойкость. В зависимости от размеров зерен карбидной фазы сплавы могут быть:

• мелкозернистыми, у которых размер не менее 50% зерен карбидных фаз: 0,2-0,7 мкм;
• среднезернистыми, с величиной зерна 0,7-2,5 мкм;
• крупнозернистыми, с величиной зерна 2,5-10 мкм.

Уместно отметить, что фирмы, которые в своем ассортименте предлагают, например, пластины только из мелкозернистых твердых сплавов, рекламируя их достоинства, поступают весьма опрометчиво. Безусловно, это хорошие пластины, но, несмотря на их высокую износостойкость, они чрезвычайно хрупкие, поэтому гораздо лучше, если потребителю предлагается инструмент на выбор из разных марок твердого сплава, который можно использовать для обработки того или иного вида древесных материалов.

Иногда деревообрабатывающие предприятия, в составе которых нет участков по подготовке режущего инструмента, в частности, нет условий для пайки и замены твердосплавных пластин, сталкиваются с тем, что в результате ремонта или замены изношенных пластин в сервис-центрах стойкость режущего инструмента снижается наполовину по сравнению с заводской.

Это может быть вызвано тем, что при ремонте инструмента (пайке, заточке) была нарушена рекомендуемая производителями технология или режимы обработки, особенно температура и продолжительность пайки, что приводит к выгоранию кобальта в пластинах и появлению микросколов на инструменте сразу же, в начале работы.

Кроме того, в сервис-центре могут заменить пластины с одним содержанием кобальта на пластины, у которых другое содержание, или вместо серебряного припоя использовать, например, дешевый латунный, у которого более высокая температура плавления, чем у серебросодержащего.

Пластины должны храниться в теплом и сухом помещении в специальной пластмассовой влагонепроницаемой таре, препятствующей появлению ржавчины и окисных пленок на поверхности пластин при их длительном хранении.

Перед пайкой для улучшения смачивания поверхности твердосплавных пластин расплавленным припоем целесообразно удалить с их поверхности слой окислов механическим способом или промывкой с использованием жесткой щетки в 10-15%-ном растворе каустической соды и последующей сушкой пластин в струе горячего воздуха.

Газовая напайка

При этом способе источником тепла является ацетилено-кислородная горелка. Следует отметить, что этот способ применяется лишь в случае отсутствия других, описанных выше, источников тепла, либо когда необходимо напаять небольшое количество инструментов.

Пластинка из твердого сплава нагревается с помощью пламени, направленного на стержень резца. В пламени горелки должно присутствовать большое количество ацетилена.

Процесс напайки аналогичен описанному выше печному.

Напайка этим методом должна быть поручена сварщику с достаточным опытом работы.

При любом способе напайки, в результате её, припой в виде тонкой (до 0,1 мм) сплошной пленки должен соединять все поверхности соприкасания пластинки и гнезда.

Источник

Дефекты пайки дереворежущего инструмента

Один из подобных дефектов — непропай, т. е. наличие в зоне пайки участков, не заполненных припоем. Непропай может быть из-за некачественного припоя, флюса, плохого нанесения флюса или недостаточной очистки спаиваемых поверхностей, а также из-за перегрева и выкипания флюса.

На фото 1 — зуб пилы с оборванной твердосплавной пластинкой. Причина обрыва — каверны (непропаи) в паяном шве.

https://www.youtube.com/watch?v=sn1GnJ-vUEY

На фото 2 — паяный шов на зубе пилы с перегревом флюса. Причина дефекта — неправильно подобранный твердый сплав для режимов резания древесины или перегрев пластины при пайке. Это привело к разрушению пилы в процессе резания.

На фото 3 — зуб пилы с частично оборванной пластинкой твердого сплава. Причина обрыва — несоблюдение технологических режимов пайки инструмента (температуры и времени пайки, некачественное или неполное нанесение флюса), а также некачественная подготовка паяемых поверхностей (корпуса инструмента и твердосплавной пластинки).

Следует также отметить, что причинами снижения стойкости, обрыва или разрушения твердосплавного инструмента при его эксплуатации является не только некачественная пайка, но и плохо выполненные монтаж и наладка лесопильного и деревообрабатывающего оборудования, неграмотная эксплуатация и обслуживание оборудования, нарушение технологии обработки древесины и древесных материалов (особенно скорости подачи), отсутствие качественной и своевременной заточки и неправильное обслуживание, эксплуатация и хранение режущего инструмента.

Владимир ПАДЕРИН

Компенсационные прокладки.

Компенсационные прокладки необходимы для уменьшения термических напряжений. Они возникают при напайке твердосплавных пластинок, различной толщины и размеров, на стержни резцов. Прокладки больших размеров применяют из низкоуглеродистых сортов стали или пермалоя (железо-никелевый сплав). Большим спросом пользуются прокладки при напайке наиболее хрупких высокотитановых твердых сплавов.

Прокладки имеют вид тонкой сеточки или фольги, толщина которых составляет от 0,2 до 0,5 мм. На них имеются отверстия с диаметрами от 1 до 2 мм, расположенные в шахматном порядке.

Компенсационные прокладки имеют несколько достоинств:

Повышают прочность напайки;

Разгружают место спая от напряжений (возникающие при остывании резца).

Контроль качества пайки твердосплавного дереворежущего инструмента

Весь инструмент после пайки надо подвергнуть внешнему контролю на предмет обнаружения трещин, непропая и смещения твердосплавной пластины. Непропай по периметру не должен превышать 5-10% общего периметра паяного шва и недопустим под режущей кромкой (лезвием) 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. Следует выполнять полный контроль всех швов. Твердость корпуса инструмента на расстоянии 5-10 мм от твердосплавной пластины после пайки не должна превышать HRC 32-35, контроль твердости надо проводить выборочно на 3-5% инструмента из всей партии. Инструмент с трещинами в пластинах твердого сплава отбраковывается и к работе не допускается.

Помните: при выборе и использовании припоя и флюса известных производителей всегда надо следовать их рекомендациям.

В качестве примера можно привести рекомендации по применению серебряных припоев для пайки твердосплавного дереворежущего инструмента фирмы BrazeTec. У компании BrazeTec, мирового производителя высококачественных материалов для пайки, есть производственные площадки в Европе, Америке и Азии, офисы продаж по всему миру.

Рекомендации по напайке с припоем и флюсом пластинок твердого сплава на корпуса дереворежущего инструмента (пил):

• Для пайки пластин на пилы используется специальная паста (флюс) BrazeTec H, которая хорошо подходит для ручной пайки (индукционной и контактной). Если пайка осуществляется автоматически — на станках, то применяется паста (флюс) BrazeTec H285 (у нее одинаковое действие с BrazeTec H, но она не так быстро сохнет в станке). Не забывайте всегда наносить флюс на сталь корпуса инструмента и на пластину твердого сплава перед пайкой, например, между фольгой из припоя BrazeTec 4900, 49/Cu или 49/Cu плюс и корпусом инструмента.

Для пайки пластинок твердого сплава на пилы можно также использовать припои BrazeTec 4900, 49/Cu или 49/Cu плюс; припой может быть в виде ленты (например, 4900 BrazeTec), реже применяется припой в виде проволоки диаметром около 1,0 или 1,5 мм. Проволока при напайке применяется только тогда, когда нет уверенности в качестве напайки при использовании ленточного припоя (как правило, в стандартной ситуации в этом нет необходимости, ленточного припоя почти всегда бывает достаточно).

• Температура пайки должна быть строго 690-700 °C, в течение всего процесса пайки постоянно ее контролируйте.
• Общая продолжительность пайки (нагрев, пайка) не должна превышать 3-4 мин., иначе не обеспечить необходимый эффект химической реакции процесса. При иной температуре и продолжительности пайки может выгореть кобальт в напаиваемой пластине или флюс, что скажется на качестве пайки.
• Количество припоя должно определяться конструкцией пилы. Для небольшой по размеру пластинки твердого сплава (например, для напайки пил небольшого диаметра — до 400 мм) требуется слой BrazeTec 4900 толщиной не менее 0,2 мм.

Для крупных пластинок твердого сплава должен использоваться припой 49/Cu или 49/Cu плюс, так называемый трехслойный припой, в середине пластины которого имеется полоска меди (подобный припой применяется для крупных концевых или насадных фрез и пил большого диаметра — более 500 мм, особенно это актуально для лесопильных пил с высокой скоростью подачи и большой глубиной пропила.

• Геометрия пластинок твердого сплава должна быть идентична геометрии места припоя на корпусе инструмента.

Напайка в пламенных, газовых или электрических печах.

Предварительный нагрев стержня.

Головку резца медленно нагревают до температуры плавления буры

Подготовка резца к напайке.

Нагретое гнездо посыпают бурой, затем резец вынимают из печи и металлической щеткой очищают образовавшийся жидкий слой шлака на гнезде.

Затем гнездо вновь посыпают бурой, после чего в него устанавливают пластинку твердого сплава, сверху кладут соответствующее количество припоя и вновь посыпают бурой, так, чтобы бура покрыла сплошным слоем припой и всю пластинку.

Эту операцию нужно производить быстро, чтобы стержень не успел охладиться.

Расплавление припоя.

Головку подготовленного к напайке резца помещают в окно печи с температурой 1200° и выдерживают до расплавления припоя.

Прижим пластинки.

Как только припой расплавится и затечет под пластинку, резец быстро вынимают из печи, кладут на подставку, остроконечным стержнем поправляют пластинку в гнезде и плотно прижимают её к опорным поверхностям гнезда. Прижим длится несколько секунд, до затвердения припоя.

Охлаждение резца.

Во избежание резкого охлаждения, ведущего к появлению трещин в пластинке твердого сплава, резец помещают в ящик с крупкой древесного угля или с сухим подогретым песком, где резец медленно остывает.

Значительно лучше резцы, сейчас же после напайки, помещать в камерную печь, нагретую до температуры 250°. Резцы выдерживаются в печи в течение 5—6 часов, после чего охлаждаются вместе с печью.

Очистка резца.

После напайки резец очищают от окалины на пескоструйном аппарате.

Напайка контактным способом на электросварочных аппаратах.

Контактная напайка производится на стыковых электросварочных аппаратах, которые оборудуются несложным приспособлением, состоящим из 2-х плоских контактных губок, набора торцевых контактов, блока с грузом и педальной кнопки к контактору аппарата. Контакт подводится на 2-3 мм ниже пластинки твердого сплава.

Операция напайки очень похожа на печную и заключается в следующем:

1.Стержень резца зажимается в контактных губках таким образом, чтобы обеспечить возможно большую поверхность соприкосновения торца резца с поверхностью торцевого контакта.

2.Торцевой контакт подводится и прижимается к стержню.

3.Гнездо для пластинки посыпают бурой, а затем путем периодического включения и выключения тока нагревают головку резца до температуры плавления буры (800°). После расплавления буры, металлической щеткой очищают гнездо от окислов и шлаков и опять посыпают бурой; сверху укладывают пластинку твердого сплава, поверх неё припой и сверху опять густо посыпают бурой.ПРАВИЛЬНО. Контакт не касается пластинки твердого сплава

НЕПРАВИЛЬНО. Контакт касается пластинки твердого сплава.

4.Включается ток для расплавления припоя, после чего ток выключается, а пластинка прижимается к гнезду остроконечным металлическим стержнем.

5.Резец освобождается от зажимов и помещается в ящик с крупкой древесного угля или с сухим подогретым песком для медленного остывания.

6.Остывающий резец очищается от окалины на пескоструйном аппарате.

Особенности применяемого припоя

Пластина твердосплавная напаиваемая во время обработки принимает основную нагрузку. Именно поэтому особое внимание уделяется припою. Температура плавления используемого материала должна быть на 300 градусов Цельсия выше, чем предполагаемая температура нагрева инструмента во время механической обработки заготовки. Кроме этого, к припою предъявляются следующие критерии:

1. Высокая прочность и эластичность. Эти качества должны сохраняться на момент повышения температуры при обработке заготовки.
2. Хорошая жидкотекучесть обеспечивает надежное соединение пластины с основанием. При производстве резцов и фрез уделяется внимание тому, что сплав должен равномерно распределяться по всей площади основания.
3. Повышенная теплопроводность. Для того чтобы напайка прослужила долго, она не должна нагреваться во время работы. Применяемый сплав отводит часть тепла, за счет чего увеличивается срок службы режущей кромки.

После износа твердосплавных пластин есть возможность провести их замену. За счет этого основная часть инструмента при отсутствии дефектов может использоваться повторно.

Подготовка к пайке твердосплавного дереворежущего инструмента

В настоящее время доля напаиваемого твердосплавного инструмента составляет 70-80% общего объема инструмента, применяемого при обработке древесины и древесных материалов резанием, поэтому повышение его качества является актуальной задачей.

Анализ эксплуатации твердосплавного инструмента показывает, что возникающие при эксплуатации около 50% поломок твердосплавных пластин, трещин и микровыкрашивания лезвий инструмента являются следствием неправильного изготовления или ремонта 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), которые в ряде случаев превышают 50% предела прочности твердого сплава на растяжение.

Подготовка корпуса инструмента к пайке твердосплавного дереворежущего инструмента

Паз (постель) под пластину твердого сплава должен соответствовать ее форме и размерам. Пластина не должна выступать из паза больше чем на 0,8 мм. При использовании трехслойного припоя (с пластиной меди в припое) необходимо углубить паз на толщину припоя — 0,2-0,3 мм.

Опорная поверхность в корпусе инструмента должна быть прямолинейной, отклонение от прямолинейности допускается ±0,05 мм. Чистота обработки поверхности паза должна соответствовать Rz 20 — Rz 40. В пазу недопустимо наличие следов масла, эмульсии, ржавчины и других загрязнений.

Очистку от окалины и ржавчины следует выполнять механическим способом, а от масла и эмульсии — промывкой в 10-15%-ном водном растворе каустической соды при температуре 80-90°С в течение 10-15 мин., а затем в воде при температуре 80-90 °С с последующей сушкой в потоке горячего воздуха.

Для очистки поверхностей перед пайкой от ржавчины, масла, эмульсии (СОЖ) можно использовать и другие химические препараты, которые не снижают качество шва в зоне пайки.

Припои для пайки твердосплавного дереворежущего инструмента

К припоям предъявляются следующие требования: высокая механическая прочность в условиях нормальной, высокой и низкой температуры, хорошие электропроводность и теплопроводность, герметичность, стойкость против коррозии, жидкотекучесть при температуре пайки, хорошее смачивание основного металла, а также температура плавления и величина температурного интервала кристаллизации для определенного вида припоя.

В зависимости от температуры плавления и прочности применяемых припоев различают пайку легкоплавкими, мягкими и твердыми, а также специальнымиприпоями. Специальные припои используют для пайки материалов, не поддающихся качественной пайке стандартными припоями, причем чаще всего их используют, например, для пайки алюминия.

К мягким припоям относятся:

• оловянно­-свинцовые (ПОС), температура плавления (t° пл.) которых — 183-265°С; они представляют собой сплавы олова и свинца с добавкой 1,5-2,5% сурьмы и, в соответствии с ГОСТ 1499­-54, обозначаются ПОС­-18, ПОС­-30, ПОС­-40, ПОС­-50, ПОС­-61, ПОС­-90 (цифра показывает процент содержания олова);
• малооловянистые и безоловянистые мягкие припои: свинцовые (t° пл. 327°С), свинцово­-серебряные (2,5% серебра, t° пл. 304°С) и др.;
• легкоплавкие припои (t° пл. 60,5-145°С) — сплавы олова, свинца, висмута и кадмия; их применяют, когда требуется понижение температуры пайки из­-за опасности перегрева деталей, а также для «ступенчатых» (вторых) паек. Механическая прочность подобных припоев незначительна, причем наиболее хрупкие припои — висмутовые.

Мягкие припои не используются для пайки твердосплавных пластин на дереворежущий инструмент.

Для пайки твердосплавного дереворежущего инструмента применяются в основном твердые припои, к которым относятся припои с температурой плавления выше 600 °С: медные (t° пл. 1083 °С), медно-цинковые (t° пл. 845-900 °С), медно-фосфористые (t° пл. 700-830 °С), серебряные (t° пл. 635-870 °С) и др.

Твердые припои подразделяются на тугоплавкие (с температурой плавления выше 875 °С) и легкоплавкие (с температурой плавления ниже 875°С).

Для пайки твердосплавных пластин на корпуса дереворежущего инструмента наибольший интерес представляют серебряные припои, в том числе со вставками из медных пластин, относящиеся к легкоплавким твердым припоям. Их использование позволяет не перегревать в процессе пайки ни корпус инструмента, ни напаиваемый твердый сплав (пластину) и обеспечивать качественную работу инструмента, в том числе и во время ударных нагрузок, например, в зоне отработки сучков при пилении и фрезеровании цельной древесины.

Медно-цинковые припои или латуни, например, марок Л62 и Л68, которые используются на некоторых заводах и сервисных центрах для пайки металлорежущего инструмента, я бы не рекомендовал применять из-за высокой температуры плавления (более 800 °С) и неудовлетворительных механических свойств, а также низкого качества получаемых соединений.

На некоторых производствах медно-фосфористые припои (МФП) применяются как заменители серебряных припоев и мягких припоев. Учтите: МФП можно использовать только для пайки медных и латунных деталей, не работающих на изгиб, вибрацию и удар. Медно-фосфористые припои нельзя применять для пайки черных металлов, так как они плохо смачивают эти металлы и в пограничных диффузионных слоях образуются хрупкие фосфиды железа.

Припои.

Припои, применяемые для напайки пластинок твердого сплава, должны иметь температуру плавления на

300° выше температуры, возникающей в процессе резания, сохранять прочность и пластичность при температуре резания, обладать хорошей жыдкотекучестью и обеспечивать быстрый отвод тепла от пластинки твердого сплава к стержню резца.

Рекомендуется применять следующие припои:

Чтобы обеспечить хорошую смачиваемость и растекание припоя по поверхностям спаиваемых деталей, для удаления окислов и предохранения от окисления, применяют флюс.

Процесс пайки твердосплавного дереворежущего инструмента

Для получения качественного паяного соединения необходимо, чтобы припой хорошо растекался по поверхностям соединяемых материалов. Под растекаемостью понимают свойство жидких металлов или сплавов (припоев) распространяться по поверхности или в зазоре соединяемых материалов, находящихся в твердом состоянии.

При пайке стальных деталей твердыми припоями зазоры в соединениях обычно выбирают 0,04-0,05 мм, но допускаются зазоры и больших размеров (иногда до 0,25 мм). Для серебряных припоев рекомендуется зазор 0,05-0,08 мм. Увеличение размера зазора между соединяемыми поверхностями обычно приводит к ухудшению всасывания жидкого припоя под действием капиллярных сил, снижению прочности соединения и излишнему расходу припоя, поэтому в процессе пайки, особенно больших пластин, требуется применять дополнительный прижим.

Строгие требования к величине зазора заставляют выполнять чистую механическую обработку соединяемых поверхностей, особенно это касается корпуса инструмента, что необходимо для обеспечения максимально плотного прилегания пластины к корпусу режущего инструмента.

Соединяемые поверхности обрабатывают до 4-6-го класса чистоты, т. к. более высокий класс чистоты ухудшает смачиваемость этих поверхностей припоем. Как правило, при использовании серебросодержащих припоев и флюсов температура пайки не должна превышать 680-730°С, а продолжительность пайки даже для крупных твердосплавных пластин не должна превышать 4 мин.

Иначе в процессе пайки в пластинах произойдет выгорание связки — кобальта и закипание флюса, что чревато появлением пузырей в зоне шва, т. н. непропая. При обработке древесных материалов инструментом, в шве которого есть пузыри, произойдет разрушение пластины или даже ее обрыв по паяному шву, в результате чего инструмент выйдет из строя.

Рекомендации по процессу пайки:

• перед пайкой нагрев инструмента следует выполнять на высокочастотных установках (ТВЧ);
• для нагрева каждой группы инструмента (мелкий, средний, крупный инструмент) надо подготовить индукторы, форма которых должна соответствовать форме паяемого инструмента;
• индуктор устанавливается таким образом, чтобы нагрев происходил от корпуса инструмента к твердосплавной пластине. Зазор между индуктором и инструментом должен быть минимальным даже для мелких пластин — 8-10 мм,
  для крупных пластин и пластин с особо сложным профилем допускается увеличивать зазор до 20 мм, чтобы обеспечить равномерный прогрев инструмента;
• нагрев инструмента следует начинать с корпуса. После прогрева корпуса до температуры пайки надо продвинуть корпус с твердосплавной пластиной в более интенсивную зону нагрева;
• для предотвращения появления внутренних напряжений в теле инструмента 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 нагрева должно определяться для каждого инструмента индивидуально. Оно устанавливается экспериментально с учетом того, что при нагреве под пайку исходная структура стали корпуса инструмента должна перейти в аустенит. Продолжительность нагрева считается достаточной, если ее параметры после охлаждения инструмента на воздухе не приводят к повышению твердости корпуса инструмента на расстоянии 5-10 мм от пластины твердого сплава;
• температура пайки определяется по температуре плавления припоя. В процессе пайки трехслойного припоя (с пластиной меди) плавятся только наружные слои, а промежуточный слой плавиться не должен. Вставка меди в припой является демпфирующей и очень важна для инструмента, работающего под большими ударными нагрузками (например, для лесопильных пил);
• продолжительность выдержки припоя в расплавленном состоянии составляет 3-5 с. В процессе пайки не допускается перегрева припоя;
• после расплавления припоя и заполнения зазоров между пластиной твердого сплава и стенками паза корпуса следует поправить пластину, удалить инструмент из зоны индуктора, предварительно плотно прижав пинцетом из нержавеющей стали твердосплавную пластину к корпусу инструмента;
• охлаждать паяные инструменты надо в зависимости от их размеров на воздухе со средней скоростью 50-100 °С/мин. (для мелких пластин требуется охлаждение с высокой скоростью, для крупных, площадью более 300 мм², с низкой, чтобы максимально снять внутренние напряжения в зоне пайки;
• не допускается бросание инструмента после пайки, во избежание скалывания или растрескивания твердосплавных пластин, особенно в зоне лезвия.

После пайки необходимо механически удалить остатки флюса и окалины с инструмента. Наиболее качественную очистку зон пайки можно выполнить на пескоструйных машинах. Излишки припоя также можно удалить механическим путем.

Рекомендуемые разновидности припоя

Чаще всего в качестве припоя применяют следующие сплавы:

1. Медно-никелевые, которые могут выдерживать рабочую температуру до 900 градусов Цельсия. Применяется при изготовлении инструмента, который рассчитан на повышенные нагрузки.
2. Электролитическая медь тоже получила большое распространение. Нагрев режущей части инструмента в этом случае может доходить до температуры 700 градусов Цельсия.
3. Латунно-никелевые составы похожи на предыдущий припой, но обходятся чуть дешевле.
4. Латунь рассчитана на использование при средних нагрузках и нагреве режущей кромки до 600 градусов Цельсия.

Чтобы удалить окислы и снизить вероятность окисления металлов, применяется флюс, например, бура.

Способы папайки.

Нагрев стержня и пластинки и расплавление припоя могут осуществляться следующими способами:

а) в пламенных, газовых или электрических муфельных печах;

б) токами высокой частоты;

в) контактным способом, на стыковых сварочных аппаратах;

г) пламенем ацетилено-кислородной горелки.

Для уменьшения напряжений, возникающих в твердом сплаве при охлаждении после напайки, рекомендуется напаивать высокотитановые сплавы Т60К6 и Т30К4, особенно склонные к трещинообразованию, только по одной опорной плоскости; боковые поверхности пластинки предохраняются от припаивания применением прокладок из слюды или графита.

Твердосплавные напайки: как проводится напайка пластин

При изготовлении различных инструментов для токарного и фрезерного оборудования довольно часто в качестве режущей кромки используются твердосплавные напайки. Они позволяют существенно повысить скорость нарезки и увеличить подачу, увеличивают срок службы самого инструмента.

Напайка твердосплавных пластин проводится в промышленных условиях. Следует учитывать, что этот этап производства инструментов наиболее ответственный, так как, если допустить ошибку, резец или фреза может сломаться или отскочить от основания. Рассмотрим то, какими именно особенностями обладают твердосплавные напайки и насколько они улучшают режущий инструмент.

Технология пайки резцов

Пайка резцов осуществляется под воздействием тока высокой частоты и в специальном индукционном оборудовании. Существует несколько способов пайки ТВЧ. Рассмотрим подробнее каждый из них:

1. Пайка стационарная. Изделие закрепляют в индукторе в неподвижном состоянии.

2. Пайка с перемещением. Изделие или сам индуктор вращаются, тем самым прогревая большую область

Мы уже говорили, что более дешевый способ пайки резцов – с помощью газовой горелки. Как правило, его используют предприятия, обладающие сравнительно маленьким бюджетом. Индукционное оборудование обходится дороже. Кроме того, индукционная установка, как мы выяснили, обладает большими преимуществами. И дело не только в цене, но и в качестве, так как на выходе вы получаете изделие, которое прослужит вам длительный срок.

Флюсы для пайки твердосплавного дереворежущего инструмента

Наличие окисной пленки на поверхностях соединяемых материалов и расплавленного припоя (за исключением спаев стекла с металлом) препятствуют смачиванию. Для удаления пленки окислов в процессе пайки используют флюсы, контролируемые газовые среды, вакуум и другие средства. Наиболее широко из них используются флюсы, известные еще с древности.

Перед пайкой или в процессе пайки на соединяемые поверхности деталей и припой наносят флюс в виде водных, спиртовых или глицериновых растворов, паст, а также в порошкообразном виде. Флюс начинает действовать в определенном интервале температур. Он обволакивает расплавленный припой и нагретые кромки деталей тонким слоем, в результате чего поверхности твердого тела и расплавленного припоя перестают контактировать с атмосферным воздухом и вступают в контакт с жидким флюсом.

Флюс, взаимодействуя с окисной пленкой, обеспечивает протекание физико-химических процессов между припоем и соединяемыми материалами, начальной стадией является смачивание. В процессе действия флюса происходит его вытеснение растекающимся припоем из зоны пайки и защита этого участка от окисления.

Флюс должен отвечать следующим основным требованиям:

• температура плавления флюса и его удельный вес должны быть ниже температуры плавления и удельного веса припоя;
• флюс должен полностью расплавляться, у него должна быть хорошая текучесть при температуре пайки, но в то же время он не должен быть слишком текучим, чтобы не «уплыть» с места пайки;
• флюс должен своевременно и полностью растворять окислы основного металла, причем действовать при температуре на несколько градусов ниже температуры плавления припоя;
• флюс не должен образовывать соединений с основным металлом (корпусом инструмента) и припоем, а также поглощаться ими;
• флюс должен равномерно покрывать поверхность основного металла у места пайки, предохраняя его от окисления в продолжение всего процесса пайки. Однако для того чтобы припой мог сплошным слоем покрывать поверхность основного металла, необходимо, чтобы адгезия флюса с основным металлом (т. е. силы сцепления между флюсом и основным металлом) была слабее, чем адгезия припоя (т. е. силы сцепления между припоем и основным металлом).

Флюс не должен испаряться и выгорать при температуре пайки, а продукты его разложения и окислы должны вытесняться припоем, легко удаляться после пайки и не вызывать коррозию.

Для пайки твердыми припоями применяются в основном кислотные флюсы, остатки которых необходимо удалять после завершения работы. В зависимости от температуры плавления флюсы подразделяются на флюсы с температурой плавления выше 750 °С, применяющиеся для пайки тугоплавкими припоями, и флюсы с температурой плавления ниже 750 °С, применяющиеся для пайки легкоплавкими серебряными припоями.

Буру применяют в виде безводной соли Na2В4O7 и кристаллической соли Na2В4O7 • 10Н2О.

Кристаллическая десятиводная бура начинает плавиться при 75 °С; по мере повышения температуры нагрева бура теряет воду, сильно при этом вспучиваясь и разбрызгиваясь, и постепенно переходит в безводную соль Na2В4O7 (плавленая или жженая бура), плавящуюся при температуре 783 °С.

Во избежание кипения буры при пайке ее обычно применяют в прокаленном виде. Кристаллизационную воду удаляют путем нагрева буры до 400-450 °С. Активное действие буры начинается с температуры 800 °С, при более низких температурах она плохо растекается.

Борная кислота является менее активным флюсом, чем бура. Температура активного действия борной кислоты выше, чем в случае буры: 900 °С. Одну борную кислоту редко применяют в качестве флюса. Смеси буры и борной кислоты являются основой большинства флюсов.

В качестве легкоплавких флюсов для пайки серебряными и медно-фосфористыми припоями в основном применяют смеси галоидных солей щелочных металлов с борнокислыми солями. Галоидные соли флюсуют окислы главным образом путем физического растворения, борнокислые соли оказывают химическое действие.

Флюсы чаще всего используют в виде пасты, порошка и в жидком виде.

Характеристики инструментов с твердосплавными пластинами

Напайка твердосплавных пластин на рабочую часть инструмента — сложный производственный процесс, который существенно повышает стоимость изделия. Однако сегодня все чаще встречается именно такой вариант исполнения резцов и фрез. Это связано со следующими эксплуатационными особенностями:

1. Нет необходимости часто затачивать режущую кромку, а ведь именно ее износ может стать причиной ухудшения качества обработки.
2. Появление современных станков ЧПУ позволило увеличить скорость нарезки и подачу. Высокая производительность частично связана с использованием рассматриваемого типа инструментов.
3. Обеспечивается высокая точность при нарезке. Износ инструмента требует корректировки программы обработки, чего нельзя сделать с помощью обычного резца и фрезы.
4. Можно достигнуть более высокого качества шероховатости поверхности. Это связано с тем, что при высокой скорости обработки твердосплавные напайки не нагреваются до большой температуры, а сам материал не прилипает к обрабатываемой поверхности.

Существует несколько основных методов соединения твердосплавного наконечника с основанием:

1. с применением газовых, пламенных и электрических печей;
2. при помощи тока высокой частоты;
3. с применением ацетиленокислородной горелки;
4. контактным способом, то есть с помощью стыковых сварочных аппаратов.

Каждый из приведенных выше методов имеет свои определенные достоинства и недостатки.

В заключение отметим, главным недостатком рассматриваемого типа резцов и фрез можно назвать отсутствие возможности заточки и ремонта в производственных условиях. Выполнить качественную пайку можно, если есть специальное оборудование и припой, сами пластины изготавливаются из труднообрабатываемого материала.

Источник

Электронная силовая техника

Гарантийный срок оборудования ООО «ЭЛСИТ» составляет 24 месяца