Напайка твердосплавных пластинок

Подготовка державки или корпуса к пайке заключается в качественной обработке пазов под твердосплавные пластинки. Поверхности пазов должны иметь ровную плоскость, без впадин и выпуклостей, 4—5-го класса чистоты.

Фрезерование пазов и затылков на корпусе производится до напайки пластинок.

При фрезеровании открытых пазов и небольшой длине пластинок рекомендуется оставить перемычку толщиной 1—1,5 мм по передней плоскости паза (рис. 63, а). В этом случае можно закреплять пластинки путем подчеканки по передней плоскости перемычки. В процессе заточки инструмента по передней поверхности перемычку надо удалить. Ширина паза должна соответствовать толщине пластинки. Зазор между плоскостями паза и пластинкой не должен быть более 0,05—0,15 мм. Расположение дна паза должно обеспечивать припайку пластинок под необходимыми углами с тем, чтобы режущие пластинки были использованы более рационально. Так, у резцов паз следует располагать под углом, величина которого больше переднего угла резца на 3—5°. Угол наклона режущей кромки к также должен быть учтен при изготовлении паза в корпусе инструмента.

 

Напайка твердосплавных пластинок

Рис. 63. Открытый паз с перемычкой и крепление винтовой пластинки перед пайкой

Открытый паз для винтовых пластинок не имеет перемычки, так как крепление их осуществляется специальными штифтами (рис. 63, б). Для этого перед винтовой пластинкой 1 засверливается отверстие 3, в которое забивается штифт 2, работающий как клин. Диаметр штифта должен быть не менее 3 мм, так как штифт меньшего диаметра перегревается во время пайки, что вызывает появление трещин на пластинках. Процесс пригонки пазов значительно упрощается, если в паз ввести технологический вкладыш толщиной 1,5—3 мм из углеродистой конструкционной стали. Вкладыш в пазу закрепляют кернением. В этом случае пластинки твердого сплава устанавливают в паз без удара. При напайке инструмента на установках т. в. ч. не допускается крепить пластинки к корпусу проволокой, так как в местах касания проволоки к пластинкам могут возникнуть трещины.

Припои и флюсы. Выбор припоя зависит от инструментального материала и условий работы инструмента. 

 

Таблица 86

Припои, рекомендуемые для пайки твердосплавных инструментов

Напайка твердосплавных пластинок

Приведенные в табл. 86 марки припоев нашли применение при изготовлении твердосплавных режущих инструментов. Наиболее широко в качестве припоя используется медь. Если нагрев инструмента в процессе эксплуатации исключается, медь обеспечивает прочность паяных соединений твердого сплава со сталью 16—18 кГ/см2; при температуре 400—600° С прочность паяных соединений снижается до 3—4 кГ/см2. Следовательно, медь можно применять в качестве припоя для пайки твердосплавных инструментов, которые работают при малых нагрузках и невысоком (до 300° С) нагреве инструмента в процессе его работы.

Рекомендации для выбора припоя в зависимости от условий работы инструмента приведены в табл. 87.

В процессе пайки флюсы действуют как растворители и поглотители окислов и грязи, препятствующие смачиванию поверхности. Кроме того, они предохраняют при нагреве поверхность от окисления и увеличивают жндкотекучесть расплавленного припоя.

При пайке твердосплавных инструментов в качестве флюса находят применение обезвоженная бура, борный ангидрид и их смеси. Эти флюсы растворяют окислы многих металлов, но они недостаточно эффективны при удалении тугоплавких окислов, особенно титана.

При пайке режущих инструментов, оснащенных твердыми сплавами группы ТК или ТТК, для лучшего растворения окислов титана во флюс вводят фториды кальция, натрия, калия или лития. С этой целью ВНИИ разработан флюс, содержащий 69—73,2% буры, 21—22,8% борного ангидрида и 5—10% фтористого кальция.

 

Таблица 87

Припои, применяемые в зависимости от условий работы инструмента

Напайка твердосплавных пластинок

В табл. 88 приведены данные растекаемости припоя ПрМНКМц68-4-2 под действием различных флюсов. Из таблицы видно, что растекаемость припоя под действием флюса ВНИИ в 10 раз больше по сравнению с растекаемостью буры или борного ангидрида.

Таблица 88

Химический состав, температура плавления флюсов и растекаемость припоя ПрМНКМц 68-4-2

Напайка твердосплавных пластинок

Подготовка припоя и флюса к пайке. Если припой для пайки применяется в виде фольги, то его разрезают на куски в соответствии с размерами паяемого инструмента. Исходя из нормы расхода припоя 0,35— 0,40 г на 1 см2 поверхности соединения, устанавливают размеры кусков фольги. Флюс в этом случае применяется в виде порошка. Норма расхода флюса 0,15 г на 1 см2 поверхности соединения.

Для изготовления 1 кг флюса, состоящего из 69—73% буры, 21— 22% борной кислоты и 5—10% фтористого кальция, необходимы 1,3 кг буры, 0,55—0,6 кг борной кислоты и 0,1 кг фтористого кальция. Составленную шихту перемешивают, засыпают в коробку из окалиностойкой стали Х18Н9 и расплавляют в электрической печи при температуре 850—900° С. Затем после расплавления и тщательного перемешивания расплава его охлаждают до затвердевания, дробят и размалывают в шаровых или вибрационных мельницах, получая флюс в виде порошка.

Для улучшения качества пайки и повышения производительности применяют припой в виде таблеток. Таблетизированный припой состоит из 75—80% припоя и 25—20% флюса. Технология изготовления таблеток проста. Приготовленные стружку припоя и флюс взвешивают в соотношении 4 : 1 (по весу), засыпают в шаровую или вибрационную мельницу и перемешивают в течение 2—2,5 ч.

Для прессования таблеток используют автоматический пресс ударного типа с автоматической подачей порошковой смеси в матрицу. Размеры таблеток: диаметр 10 и 12,5 мм, толщина 2 мм; вес таблеток 0,8— 1,25 г. Норма расхода таблетизированного припоя 0,5 г на 1 см2 паяемой поверхности.

Пайка режущих пластинок. По способу нагрева пайка режущих инструментов делится на следующие виды: пайка газовым пламенем, в печах, индукционным нагревом и пайка погружением в ванну с расплавленной солью. Пайка в пламени газовой горелки — трудоемкий процесс, требующий навыка, поэтому он не получил широкого применения .

Пайка в печах с безокислительной средой. Этот способ является наиболее прогрессивным. Электрическая печь состоит из камеры нагрева, где поддерживается температура 1100° С, камеры охлаждения, наружные стенки которой охлаждаются проточной водой, приемной и выпускной камер. Для создания в печи безокислительной газовой среды применяется очищенный от примесей водород либо азот, полученный при диссоциации аммиака. Печь оборудуется контрольной аппаратурой: манометром для контроля давления газа в печи, расходомером для контроля расхода газа и термопарой с гальванометром для контроля температуры в печи и диссоциаторе.

Подготовка пластинок твердого сплава и корпуса инструмента под напайку в электрической печи с газовой безокислительной средой производится следующим образом. Гнездо корпуса посыпают флюсом, кладут фольгу и пластинки твердого сплава и закрепляют их в этом положении асбестовым шнуром. Подготовленный таким образом инструмент укладывают на лист окалиностойкой стали и погружают в печь, нагретую до 850—900° С. Температуру в печи постепенно повышают до 1150° С. После 10-минутной выдержки инструмента при 1150°С снижают температуру до 950° С и инструмент помещают в камеру охлаждения. Инструмент охлаждается с 950 до 200—300° С, затем его извлекают из камеры.

Пайка индукционным нагревом. Наиболее распространенным и производительным является способ напайки режущих пластинок на высокочастотных установках. При изготовлении большого количества однотипных инструментов применяется ручная непрерывная пайка с подачей инструментов без снятия напряжения с индуктора. При этом способе инструменты помещают в многоместный индуктор одни за другим и по завершении пайки их извлекают и заменяют новыми. В тот момент, когда инструмент 1 (рис. 64) ранее других помещенный в индуктор, нагревают до температуры пайки, все следующие за ним инструменты 2 и 3 еще находятся на предварительном подогреве. Таким образом, каждый из инструментов нагревается до температуры пайки на несколько секунд позже предыдущего.

При изготовлении инструментов небольшими партиями напайка пластинок производится в одноместных индукторах. Форма индуктора зависит от формы и размеров напаиваемого инструмента. Так, например, если корпус инструмента имеет открытый паз (дисковые фрезы, ножи, резцы и т. д.), пластинки напаиваются в каждый паз отдельно в петлевых индукторах (рис. 65, а, б). В этом случае опорную плоскость паза зуба фрезы посыпают флюсом и подогревают в индукторе до температуры 800—850° С.

 

Напайка твердосплавных пластинок

Рис. 64. Схема непрерывной пайки резцов на двухпозиционном станке

 После расплавления флюса поверхность паза очищают от окислов и вновь посыпают флюсом, на который укладывают припой. Слой припоя опять посыпают флюсом и сверху кладут режущую пластинку. Затем зуб фрезы вводят в индуктор для окончательного нагрева до температуры плавления припоя. После расплавления припоя металлическим стержнем исправляют положение пластинки в пазу и прижимают ее к опорным плоскостям.

Напайка твердосплавных пластинок

Рис. 65. Типы индукторов

В корпусах инструментов с открытыми и полузакрытыми пазами с расстоянием между зубьев более 20 мм (зенкеры, развертки и фрезы) напайка пластинок производится в каждый

паз отдельно в петлевом индукторе или круглом двухвитковом индукторе с эксцентричным расположением корпуса для индивидуального нагрева каждого зуба (рис. 66, а и б).

В корпусах инструмента с открытыми и полуоткрытыми пазами с шагом между зубьями менее 20 мм (зенкеры, развертки, подрезки, фрезы концевые) напайка пластинок к корпусу осуществляется одновременно на всех зубьях. Корпус инструмента устанавливается в индукторе в вертикальном положении (рис. 66, в) или же в центрах в горизонтальном положении (рис. 66, г)

Инструменты после напайки охлаждаются в песке, подогретом до температуры 150—200° С или в камерной печи. Окалина и остатки флюса удаляются пескоструйной очисткой.

 

Напайка твердосплавных пластинок

Рис. 66. Примеры пайки

 

Термическая обработка корпуса. В исключительных случаях напайку пластинки совмещают с термической обработкой корпуса инструмента, так как повторный нагрев инструмента под закалку снижает прочность паяного шва. Если напайка пластинок на корпус производится т. в. ч., то сразу же после окончания напайки рабочую часть инструмента прогревают в индукторе до температуры закалки. После этого рабочую часть инструмента охлаждают в селитровой ванне таким образом, чтобы пластинки находились над зеркалом ванны. При охлаждении рабочей части корпуса до 500° С инструмент полностью погружают в ванну, а затем подвергают отпуску.

 

Пайка погружением. При этом способе напайки инструменты сначала подогревают до температуры 350—400° С над зеркалом стального (окалиностойкого) тигля с расплавленной бурой, нагретой до 850° С (рис. 67, а), а затем погружают в тигель и выдерживают их до полного прогревания корпуса с пластинками (из расчета 12 сек на 1 мм среднего сечения инструмента). Нагрев тигля с бурой осуществляется в ванне с расплавленным хлористым барием.

После флюсования и нагрева до температуры 850° С инструменты переносят в другой тигель (рис. 67, б), в котором находится расплавленный припой, нагретый до температуры 1050° С. Инструменты в тигле с припоем выдерживают из расчета 6 сек на 1 мм среднего сечения инструмента. За это время корпус и пластинки должны покрыться тонким слоем припоя. Затем инструменты медленно вынимают из тигля и охлаждают на воздухе до затвердевания припоя. После этого инструменты переносят в печь и выдерживают в ней в течение 8 ч при температуре 200—250° С, а затем медленно охлаждают вместе с печью.

При пайке инструментов погружением в расплавленный припой необходимо следить за тем, чтобы не было натеков на торце и боковой поверхности. Натеки появляются по следующим причинам: низкая температура ванны с припоем и недостаточный прогрев ее; загрязненность припоя железом; слишком быстрое извлечение инструмента из прйпоя. Охлажденные инструменты кипятят в 10-процентном растворе каустической соды, очищают на пескоструйном аппарате и направляют на дальнейшую механическую обработку.

Контроль качества пайки осуществляется внешним осмотром, а также с помощью специальных инструментов и приборов. Внешним осмотром проверяют правильность расположения пластинки на державке, отсутствие грубых завалов и забоин на режущих кромках, выколов и трещин. Мелкие дефекты пайки трудно обнаружить не вооруженным глазом, поэтому паяные соединения осматривают с помощью микроскопа КМ-60.

Для выявления трещин используется люминесцентный метод. 

Напайка твердосплавных пластинок

Рис. 67. Схема пайки в соляной ванне

 Применение его основано на способности свечения некоторых материалов при ультрафиолетовом облучении в присутствии масел, обладающих способностью проникновения в мелкие поры и трещины.

Для проведения люминесцентного контроля инструмент очищают от флюса и излишков припоя, затем погружают на 4—5 мин в раствор следующего состава (в мл)

Напайка твердосплавных пластинок

После извлечения из раствора инструмент промывают в проточной воде и сушат в струе сжатого воздуха. Затем пластинки твердого сплава покрывают тонким слоем талька, излишки которого удаляют легким встряхиванием инструмента. После этого инструмент подвергают ультрафиолетовому облучению в затемненном помещении. Трещины, имеющиеся на поверхности твердого сплава и паяного шва, при облучении ярко светятся, что облегчает отбраковку некачественного инструмента.

Метод цветных красок основан на способности цветных красителей проникать в мелкие поры и трещины и, кроме того, на их способности изменять цвет других красителей.

Для выявления трещин в твердосплавном инструменте находят применение красная и белая краски. Красная краска состоит из 85 мг бензола, 5 мг авиационного масла МК8 и 1 г темно-красного красителя «Судан 4». При изготовлении красной краски «Судан 4» растворяют в масле МК8, затем в раствор вливают бензол и тщательно его размешивают до полного растворения.

Белая краска состоит из 70 мг коллодия, 10 мг ацетона, 20 мг бензола и 5 г густотертых белил. Белую краску изготовляют следующим образом: 5 г белил и 20 мг бензола тщательно смешивают и в эту смесь вливают 70 мг коллодия.

 

Способ применения метода цветных красок следующий. На обезжиренные поверхности пластинок твердого сплава наносят красную краску и сушат в течение 1 мин. Затем наносят второй слой этой краски и сушат до полного его высыхания. После этого слой красной краски удаляют тампоном, смоченным в растворе, содержащем 30 мл керосина и 70 мл трансформаторного масла, и на очищенную поверхность наносят тонкий слой белой краски. Если пластинка твердого сплава имеет трещины, то на белой краске появляются красные линии, копирующие расположение трещин на поверхности пластинки.

Смотрите также