ООО ЭЛИСИТ
Лидер России 2015 - Продукция отмечена золотой медалью конкурса качества - Установки индукционного нагрева "TESLINE"

Индукционный нагрев ТВЧ :: Статьи


Рекомендации по пайке и термообработке металлорежущего инструмента

Дата публикации: 18.04.2012

 

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).

Индукционная пайка ТВЧ резцов

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/

Назад

Поиск

RSS ЭЛИСИТ 

Последние новости

23.05.2017
Индукционный нагреватель твч, установка твч индукционного нагрева,  закалка твч,  пайка, печь твч, термообработка ... Лучшая компания России
Компания "ТЕСЛАЙН ИНДАКТИВ" награждена почетной медалью «Национальный знак качества. Выбор России» в рейтинге "ЛУЧШАЯ КОМПАНИЯ РОССИИ — 2016" ...
Подробнее...

09.01.2017
Индукционный нагреватель твч, установка твч индукционного нагрева,  закалка твч,  пайка, печь твч, термообработка ... Модернизированная китайская установка
Инженерами ТЕСЛАЙН выполнен ремонт и модернизация установки индукционного нагрева мощностью 60кВт в двухблочном исполнении производства КНР (Китай)
Подробнее...

20.07.2016
Индукционный нагреватель твч, установка твч индукционного нагрева,  закалка твч,  пайка, печь твч, термообработка ... Услуга закалки ТВЧ
Услуги закалки ТВЧ деталей в новом цехе на производственной площадке ООО "ТЕСЛАЙН ИНДАКТИВ", г.Томск. Выполнение срочных заказов.
Подробнее...

Фотостена

Индукционный нагрев, установки ТВЧ индукционного нагрева, печи ТВЧ, индукционный нагреватель

Индукционная пайка ТВЧ установка

ТВЧ закалка трубы индуктор