Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги / Сварка в машиностроении. Т. 2

.pdf
Скачиваний:
19
Добавлен:
13.11.2023
Размер:
24.54 Mб
Скачать

Г л а в а 16

СВАРКА И ПАЙКА ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ

ОСНОВНЫЕ СВОЙСТВА ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ

ИОСОБЕННОСТИ ПОЛУЧЕНИЯ СВАРНЫХ

ИПАЯНЫХ СОЕДИНЕНИЙ

ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ СО СТАЛЬЮ

Режущий инструмент имеет рабочую (режущую) часть и корпус. Рабочую часть изготовляют из инструментального материала (целиком или только режущие элементы), корпус — из конструкционной стали. Инструментальные материалы в соответствии с назначением отличаются высокими твердостью и износостойко­ стью, сохраняемыми при нагреве, хрупкостью, малой адгезионной способностью к материалам, обрабатываемым резанием. По химическому составу и физико­ механическим свойствам они отличаются от конструкционных сталей, из которых изготовляют корпус инструмента. По физической природе они относятся к неме­ таллическим материалам, металлоподобным и металлическим.

Неметаллические инструментальные материалы (синтетические алмазы и ку­ бический нитрид бора в разных модификациях, оксидная и оксидно-карбидная минералокерамика) по сравнению с другими инструментальными материалами имеют наибольшую твердость и относительно низкую прочность, хрупки, метал­ лами не смачиваются.

Относящиеся к металлоподобным материалам металлокерамические твердые сплавы имеют свойства, определенные свойствами их основных компонентов (кар­ бидов вольфрама, титана, тантала и сложных растворов на их основе). Твердые сплавы не пластичны, смачиваемость твердых сплавов металлами ограничена и определяется содержанием в них металлической связки — кобальта, никеля, мо­ либдена. Для режущих инструментов наиболее распространены вольфрамовые и титановольфрамовые твердые сплавы с кобальтовой связкой. Безвольфрамовые твердые сплавы имеют никелемолибденовую связку. В вольфрамовую группу входят твердые сплавы, содержащие карбид вольфрама, в титано-вольфрамовую — твердые сплавы, содержащие монокарбид вольфрама и сложный карбид системы WC—TiC (твердый раствор карбида титана в карбиде вольфрама), а также твердые сплавы, содержащие один сложный карбид системы 'WC—TiC. Структурные превращения в твердом сплаве при нагреве для пайки и последующем охлажде­ нии (за исключением нагрева в печах, отличающегося большой длительностью по сравнению с индукционным нагревом) практически отсутствуют.

Заготовки для режущей части инструментов из неметаллических и металло­ подобных инструментальных материалов получают прессованием. Заготовки из металлокерамических твердых сплавов можно обрабатывать резанием после пред­ варительного спекания. В окончательном виде, когда материал приобретает свои служебные свойства, в том числе высокую твердость, заготовки подвергают только шлифованию и затачиванию. Следовательно, операция присоединения режущего элемента из инструментального материала к корпусу является сборочно-присоеди­ нительной.

Сочетание инструментальных материалов с конструкционной сталью характе­ ризуется большой химической, структурно-фазовой, механической неоднородностью и различием теплофизических свойств. Чем выше эксплуатационные свойства инструментальных материалов, тем сложнее их соединять с корпусом. Рабочую часть из быстрорежущей стали соединяют с корпусом сваркой и пайкой, твердые сплавы — преимущественно пайкой. Неметаллические инструментальные мате­ риалы без применения специальной технологии и особых припоев, обеспечиваю­ щих смачиваемость их, пайкой соединить нельзя.

Конструкционные и инструментальные стали для сварного инструмента и корпусов паяного инструмента относятся к группе углеродистых и низколеги­ рованных. Для инструментов сварной конструкции используют стали в отожжен­ ном состоянии или после нормализации со структурой феррит + перлит; для инструментов паяной конструкции стали могут быть термически обработанными.

Д ля изготовления рабочей части режущего инструмента наибольшее при­ менение имеют вольфрамомолибденовые и вольфрамомолибденокобальтовые быст­ рорежущие стали. Они являются высоко- и сложнолегированными сплавами. Сум­ марное содержание легирующих элементов (вольфрама, молибдена, ванадия, хрома, кобальта) в них до 50%; содержание углерода 0,7—1,2%. Эксплуатацион­ ные свойства быстрорежущие стали приобретают после сложной термической обработки — закалки с окончательным нагревом до температуры выше 1200° С и многократного высокого отпуска (560° С).

Требуемая форма рабочей части и режущих элементов из быстрорежущей стали достигается механической обработкой резанием заготовки в отожженном состоянии; можно применять также предварительное пластическое формообразо­ вание заготовки.

Критическая скорость охлаждения при закалке быстрорежущей стали с тем­ пературы аустенизации 1,5—3° С. Следовательно, сталь, нагретая выше 900° С, даже при охлаждении на воздухе получает закалку. Поэтому качественное соеди­ нение элементов из быстрорежущей стали с корпусом инструмента сваркой плав­ лением получить технологически сложно. В зависимости от условий нагрева и охлаждения при сварке быстрорежущая сталь в зоне термического влияния полу­ чает различные структуры. Сварка способствует также появлению в соединении остаточных напряжений. Химическая и структурно-фазовая неоднородность соединения быстрорежущая сталь — конструкционная сталь усиливается после отжига вследствие диффузионных процессов в соединении.

1. Физические свойства инструментальных материалов [1, 2, 5]

 

 

 

 

к

а)

Быстро режу­

 

 

 

 

со

«

*

щая сталь Р 18

 

 

 

 

S

о

ю

Закалка, отпуск

Отжиг

 

Параметр

Сталь45 отожжен

Минерал рамика 332ЦМ

Твердый сплавТ1

 

 

 

 

 

 

Коэффициент

теплового

0,32

 

 

 

 

насыщения, к ал Д см ^ С .с1/*)

0,19

0,21

0,20

0,24

Коэффициент

температу­

0,13

0,06

0,095

0,05

0,075

ропроводности,

см2/с . . .

Коэффициент

теплопро­

0,115

0,046

0,065

0,045

0,067

водности, кал/(см • с • °С)

Удельная

теплоемкость,

0,112

0,2

0,06

0,105

0,10

кал/(г • ° С ) ..............................

Температурный коэффици­

 

 

 

 

 

ент

линейного

расшире­

13

7 ,9 -

6,2*

9

~12

ния, хЮ в,

1/°С

 

Плотность, г/см3

7,85

8.2

11.1—

8,73

8,7

3,85-

Удельное

сопротивление,

 

3,9

11.6

 

 

 

 

 

 

 

мкОм

• см.

 

 

15,1

 

44*

-

38

Кубический нитрид бора

0.235

0.18

0,1

0,16

2 .5 -

4,7

3.45-

3,47

00 Vf В1 Твердый сплав

0,32

0,32

0,18

0,04

3 .6 -

3,7

14,4—

14,8

20,7

Синтетиче­ ский алмаз

0,38

0,83

0,35

0,12

0 ,9 -

1,45

3.48-

3,54

* Для твердого сплава марки Т14К8.

Сварка и пайка инструментальных материалов со сталью определяется их теплофизическими свойствами (табл. 1). Так как использование режущего ин­ струмента сопровождается его нагревом и охлаждением, то они определяют и

 

 

 

 

 

Быстрорежущая

Кубиче­

 

 

 

 

Сталь 45

Минерало-

Твердый

сталь

Р18

Твердый

Синтети­

 

Параметр

ский

 

отожжен­

керамика

сплав

 

 

нитрид

сплав

ческий

 

 

ная

ЦМ 332

Т15К6

Закалка

Отжиг

бора

ВК8

алмаз

 

 

 

 

 

и отпуск

 

 

 

 

Твердость H V %кгс/мм2 . .

171-228

2000-2300

1600-1700

804-868

208—255

8000-10000

1400—1500

8600-10000

Предел прочности, кгс/мм2:

60

18-23

> 66

190-240

80-90

^18

> 92

 

при

растяжении*

 

при

и з г и б е .................................

2,04

30-40

>110

300—340

92-96

/~32

>160

7,2—9,3

Модуль

упругости х Ю” 4, кгс/мм2

4,0

5,2

2,2

2.2

7,2

5,9

*

Определено расчетом из соотношения а вр =

0,575 а и: для стали Р18, 45 — фактические данные.

 

 

 

3. Технологическая

совместимость материалов

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Соединяемые материалы

 

 

 

 

 

Способ соединения

 

 

 

 

 

 

 

 

Характери­

Технологи­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ческая

Сварка

Сварка

 

 

Металл корпуса

Материал

режущего элемента —

стика

 

Склеи­

совмести­

контактная

Пайка

 

инструмента

рабочей

части инструмента

сочетания

мость

плав­

стыковая

вание

 

 

 

 

 

 

 

 

 

лением

и трением

 

 

 

 

 

Быстрорежущая сталь

 

Однородное,

Удовлетво­

Ог

О

Д

Д

 

 

 

 

 

 

 

разноименное

рительная

 

 

 

 

Конструкционная

или

инст­ Металлокерамический твердый сплав

Разнородное

Слабая

Н

Н

О

Д

рументальная сталь

Неметаллические

материалы (мине-

Инородное

Ограниченная

Н

Н

Ог

Ог

 

 

 

 

 

 

ралокерамика,

керметы, синтетиче­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ские особо твердые материалы)

 

 

 

 

 

 

П р и м е ч а

н и е .

Характеристика

способа

соединения: О — основной; Д — дополнительный; Ог — ограниченного

приме-

нения;

Н — не применяется.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

материалов инструментальных пайка и Сварка

Причины появления временных и

Конструктивно-технологические меры для повышения

 

Применение

 

 

 

остаточных напряжений

технологической и эксплуатационной прочности соединения

 

 

 

 

 

 

 

Быстрорежущая сталь в отожженном состоянии

 

 

 

 

 

 

При контактной стыковой сварке оплав­

Заготовки после сварки помещают в печь или прием­

 

 

 

 

лением и сварке трением неодновременное

ник

для

отжига

или

медленного

охлаждения

с

целью

 

 

 

 

превращение аустенита в мартенсит в зоне

устранения условий образования мартенсита в зоне тер­

 

 

 

 

термического

влияния (участки, нагретые

мического

влияния

 

 

 

 

 

 

 

 

 

до меньшей температуры, имеют раннее пре­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Сварка

концевого

инстру­

вращение)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Закалка инструмента без погружения шва в зону на­

мента

 

 

 

Химическая и структурно-фазовая неод­

 

 

 

нородность околошовной

зоны быстроре­

грева; закалка

в соль с температурой 600—650°С; замена

 

 

 

 

жущей

стали

после сварки и после отжига

стали 45 (40X) корпуса инструмента сталью, легирован­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ной

карбидообразующими

элементами, например

марок

 

 

 

 

При пайке припоем с температурой плав­

35ХГС, 50ХФА

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Уменьшение площади паяного соединения. Применение

 

 

 

 

ления, близкой к температуре нагрева для

для

корпуса

инструмента

стали,

закаливающ ейся при

 

 

 

 

закалки,

с последующими отжигом инстру­

режиме,

принятом

для закалки

быстрорежущей

стали.

 

 

 

 

мента

и

закалкой или при пайке в соче­

Пайка режущих элементов из быстрорежущей стали,

Пайка

концевого

и насад­

тании с закалкой (в соляных ваннах)

предварительно термически обработанных (закалка и

быстрорежущая

сталь

увеличивается в

отпуск),

при

температуре,

равной

или несколько

выше

ного инструмента

 

объеме; стальной корпус инструмента при

температуры

отпуска

быстрорежущей стали

 

 

 

 

 

 

этом не закаливается и изменений в объеме

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

нет

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Твердый сплав

 

 

 

 

 

 

 

При пайке:

 

 

 

Пайка припоем с температурой плавления не

выше

Инструмент,

оснащенный

различные коэффициенты линейного рас­

1100 °С,

с

пластичностью,

характеризующ ейся

относи­

пластинками

из твердого

ширения твердого сплава и стали

тельным удлинением 40—60% и пределом прочности при

сплава (однолезвийный, мно­

незначительная

пластичность и высокая

растяжении

20 —30 кгс/мм2

 

 

 

 

голезвийный),

инструмент

твердость

твердого сплава

Закалка стали корпуса в процессе охлаждения после

концевой

с рабочей

частью

низкая

термостойкость

твердого сплава,

пайки

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

из твердого сплава

 

особенно

тита новольфрамового и без воль­

Релаксационный отпуск инструмента после пайки

 

 

 

 

фрамового

 

 

 

Компенсационные прокладки в соединении

опреде­

 

 

 

 

механическая неоднородность соединения

Конструкцию

и

размеры

паяного соединения

 

 

 

 

твердый сплав — сталь

 

ляют так, чтобы уменьшить связи пластинки с присое­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

динительной

частью

инструмента

(лучший вариант —

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

соединение

по

одной

плоскости);

отношение толщины

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

пластинки из твердого сплава и толщины стали под пла­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

стинкой

должно быть не больше

1:3; отношение длины

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

пластинки

из

 

твердого сплава к толщине должно

быть

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

не более

3 : 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

.соед получения особенности и матер, инструментальных Свойства

со

со

сп

Причины появления временных и

 

Конструктивно-технологические меры для повышения

 

 

Применение

 

 

остаточных напряжений

 

 

технологической и эксплуатационной прочности соединения

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Применение высокопрочных конструкционных сталей,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

воспринимающих закалку при охлаждении на воздухе

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

инструмента после

пайки

плавления 600—650 °С

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Пайка припоем с температурой

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

и закалка и отпуск стального корпуса инструмента пе­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ред пайкой на необходимую твердость

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Керами!ка, керметы, синтетические особо твердые материалы

 

 

 

 

 

 

 

При

пайке

в условиях,

делающих

воз­

М еталлизация

поверхности изделия из инструменталь­

 

 

-

 

 

 

можным

смачивание

поверхности

инстру­

ного

материала

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ментального

материала,

отсутствие

пла­

Применение припоев, которые содержат элементы,

 

 

 

 

 

 

стичности, высокая твердость, низкая теп­

вступающие в химические соединения с элементами ин­

 

 

 

 

 

 

лопроводность

неметаллических

инстру­

струментального

материала

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ментальных

материалов

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5. Способы сварки и пайки, применяемые при изготовлении инструментов

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Способ получения

 

 

 

 

Краткая характеристика

 

Изготовляемый

инструмент

 

неразъемных соединений

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Сварка давлением

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Контактная

стыковая оп­

Предварительный

 

подогрев

замыканиями и

размыка­

Концевой

(сверла, зенкеры,

развертки,

лавлением

 

 

 

 

ниями свариваемых

торцов заготовок

 

метчики, фрезы),

резцы

малых

сечений и

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

зуборезный инструмент (концевые долбяки,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

зуборезные

гребенки и

резцы).

Экономия

Стыковая

трением

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

быстрорежущей стали

50—60%

 

Эко­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Концевой

цилиндрической

формы.

Прессова я

 

по

методу

Пакет

из двух

или

нескольких

листов стали

нагрева­

номия быстрорежущей

стали

50—60%

тан­

 

Призматической

формы,

например

А. М. Игнатьева

 

 

ется

проходящим

по

нему током

большой силы до тем­

генциальные

призматические

резцы.

Эко­

 

 

 

 

 

 

пературы сварки

и

затем сдавливается (давление прило­

номия быстрорежущей

стали

до

80%

 

жено перпендикулярно направлению тока)

материалов инструментальных пайка и Сварка

Способ получения

 

 

 

 

 

Краткая характеристика

 

 

 

 

Изготовляемый инструмент

неразъемных соединений

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Контактная

точечная

Нагрев сварочным током пластинки из быстрорежущей

Резцы, оснащенные пластинками из бы­

 

 

 

стали

и

головки

инструмента

(в открытый

паз которой

строрежущей стали

 

 

 

 

 

уложена

пластинка) до температуры сварки

и последую­

 

 

 

 

 

 

 

щая осадка. В паз пластинки предварительно насыпают

 

 

 

 

 

 

 

порошковый припой с температурой плавления в интер­

 

 

 

 

 

 

 

вале

температур

нагрева

под закалку

быстрорежущей

 

 

 

 

 

 

 

стали. Может быть применена порош ковая смесь припоя

 

 

 

 

 

 

 

с флюсом с температурой плавления, близкой к темпе­

 

 

 

 

 

 

 

ратуре нагрева под закалку быстрорежущей стали.

 

 

 

 

 

 

 

Производят

на

точечных машинах

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Сварка плавлением

 

 

 

 

 

 

 

Дуговая

 

металлическим

Наплавка режущих кромок инструмента быстрорежу­

Многолезвийный

инструмент, например

электродом

со специальным

щей сталью или сплавом. Электроды применяют со стерж ­

концевые и цилиндрические фрезы, отрез­

покрытием

 

 

нем из быстрорежущей стали или со стержнем из низ­

ные резцы и др. Экономия быстрорежущей

 

 

 

коуглеродистой

 

или легированной стали

с легирующим

стали до

85%

 

 

 

 

 

покрытием,

обеспечивающим

получение

наплавленного

 

 

 

 

 

 

 

слоя быстрорежущей стали заданного химического сос­

 

 

 

 

 

 

 

тава

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ножей

Многолезвийный

инструмент. Экономия

 

 

 

Приварка к корпусу инструмента пластин или

 

 

 

из быстрорежущей стали. Используют электроды

из

ау ­

быстрорежущей стали до 70%

 

 

 

стенитной

хромоникелевой стали

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Пайка

 

 

 

 

 

 

 

 

В очковых

пламенных пе­

Прикрепление

пластинок

из твердого

сплава

или

из

Резцы

различных

типов

 

чах *)

 

 

быстрорежущей стали к корпусу инструмента с исполь­

 

 

 

 

В печах

с

электрическим

зованием

припоев, особенно

порошковых

 

к кор­

Многолезвийный

насадной

инструмент,

Прикрепление пластинок из твердого сплава

нагревом и

восстановитель­

пусу инструмента с нагревом в восстановительной газо­

например

фрезы, вставные

ножи к сбор­

ной газовой

средой

вой среде

 

 

 

 

 

 

 

 

к кор­

ному инструменту, резцы малых размеров

Контактная

с косвенным

Прикрепление пластинки из твердого сплава

Резцы и вставные ножи к сборному мно­

нагревом пластинки из твер­

пусу инструмента с использованием джоулева тепла,

голезвийному инструменту

 

дого сплава

 

 

выделяющегося

при прохождении тока

через часть

ин­

 

 

 

 

 

 

 

струмента, оснащенную твердым сплавом.

Д ля

пайки

 

 

 

 

 

 

 

применяются

стыковые машины малой мощности

 

 

 

 

 

 

.соед получения особенности и .матер инструментальных Свойства

Способ получения

 

Краткая характеристика

Изготовляемый инструмент

неразъемных соединений

 

Индукционная

Прикрепление пластинок и полосок из твердого сплава

Широкой номенклатуры, оснащенный

 

и из быстрорежущей стали к корпусу инструмента; при­

твердым сплавом и быстрорежущей сталью

 

крепление стержней из твердого сплава и из быстроре­

 

 

жущей стали к присоединительной части; прикрепление

 

 

рабочей части

из твердого сплава и из быстрорежущей

 

 

стали в виде диска, втулки, венца к присоединительной

 

 

части инструмента. Индукционный нагрев от лампового

 

 

или машинного

генератора токов высокой частоты

 

Погружением в расплав­ ленный припой

Погружением в расплав­ ленную соль

Прикрепление пластинок и режущей части инструмен­

С пластинками из твердого сплава и

тов

в виде диска, втулки, венца из твердого сплава и

быстрорежущей стали, вставленными в за­

из

быстрорежущей стали

к корпусу инструмента

крытые пазы корпуса (зенкеры, развертки,

 

 

 

 

сверла);

с режущей частью из быстроре­

 

 

 

 

жущей стали и твердого сплава

Прикрепление пластинок и режущей части инструмен­

С пластинками и полосками из твердого

та

в виде диска, втулки, венца из твердого сплава или

сплава и из быстрорежущей стали, встав­

из

быстрорежущей стали

к корпусу инструмента. В слу­

ленными в закрытые пазы корпуса инстру­

чае

пайки

инструмента

с пластинками из быстрорежу­

мента; с режущей, частью из быстрорежу­

щей стали

пайка может

происходить одновременно с за­

щей

стали и

из твердого сплава в виде

калкой быстрорежущей стали

диска,

венца,

втулки, стержня, соединен­

 

 

 

 

ные

с

корпусом и присоединительной ча­

 

 

 

 

стью

инструмента

Газопламенная, с

ацети­

Нагрев корпуса инструмента и пластинок из твердого

Резцы малых размеров и многолезвий­

лено-кислородным

пламе­

сплава

ный инструмент

нем *)

 

 

 

*Применяют ограниченно.

Пр и м е ч а н и е . Инструмент паяной конструкции с пластинками из быстрорежущей стали обеспечивает экономию быст­ рорежущей стали 50—90% .

со

00

материалов инструментальных пайка и Сварка

эксплуатационные характеристики инструмента. Теплофизические свойства быстрорежущих сталей следует рассматривать в отожженном состоянии и после закалки и отпуска. Теплопроводность отожженной быстрорежущей стали при 20° С примерно в 2 раза меньше теплопроводности конструкционной стали, а в закаленном состоянии — в 3 раза меньше. На теплопроводность быстрорежущей стали влияет ее химический состав: молибден и кобальт повышают теплопровод­ ность, вольфрам и ванадий — снижают. Теплопроводность определяет зону тер­ мического влияния при сварке. Теплопроводность влияет на скорость нагрева до температуры пайки при индукционном нагреве (чем выше теплопроводность, тем больше допустимая скорость нагрева) и определяет температуру соединения при эксплуатации инструмента. Теплоемкость влияет на коэффициент теплового насыщения материала: чем меньше теплоемкость, тем быстрее при прочих равных условиях происходит нагрев металла.

Механические свойства твердых сплавов, минералокерамики и быстрорежу­ щей стали также очень различны (табл. 2). Технологическая совместимость ин­ струментальных материалов при получении неразъемных соединений со сталью представлена в табл. 3.

Инструментальные материалы, имея особые свойства, определяемые служеб­ ным назначением, имеют или ограниченную технологическую совместимость, поскольку являются неметаллическими, или слабую технологическую совмести­ мость, поскольку металлоподобный материал, соединенный пайкой, образует разнородное соединение, а в диффузионную связь вступает только металлическая связка этого материала; удовлетворительная совместимость достигается при соеди­ нении быстрорежущей стали с конструкционной сталью, сопровождающемся боль­ шими остаточными напряжениями из-за структурного превращения у а . Поэ­ тому при получении неразъемных соединений инструментальных материалов со сталью необходимо применять определенные конструктивно-технологические меры (табл. 4.)

Инструмент, однолезвийный и многолезвийный, оснащенный пластинками из быстрорежущей стали (аналогично инструменту с пластинками из твердого сплава), паяный црипоем с температурой плавления, равной или несколько выше температуры отпуска быстрорежущей стали (600—650° С), наиболее технологичен и экономичен. Для повышения эксплуатационной прочности соединения следует применять закалку стальной присоединительной части инструмента до пайки (особенно эффективна для инструмента, тяжело нагруженного при эксплуатации). Концевой инструмент с рабочей и присоединительной частями, предварительно закаленными и отпущенными, следует соединять высокопрочным припоем. При этом технологические напряжения в соединении не возникают, а механическая неоднородность соединения, способствующая концентрации напряжения, также отсутствует.

Способы получения неразъемного соединения рабочей части инструмента с присоединительной и режущих элементов рабочей части инструмента с его кор­ пусом приведены в табл. 5.

ТЕХНОЛОГИЯ КОНТАКТНОЙ СТЫКОВОЙ СВАРКИ ОПЛАВЛЕНИЕМ И СВАРКИ ТРЕНИЕМ ЗАГОТОВОК ИНСТРУМЕНТА

Заготовки из быстрорежущей и конструкционной сталей под сварку должны иметь свариваемые торцы одинаковой формы и равной площади. Различают за­ готовки простые цилиндрической формы и стержневые ступенчатые, если диаметры рабочей и присоединительной частей не одинаковы. Данные, необходимые для оп­ ределения размеров заготовок под сварку, приведены в табл. 6—8.

Свариваемые, контактные и зажимные поверхности заготовок должны быть очищены от загрязнений в галтовочных барабанах.

в. Припуск (мм) на диаметр при

контактной стыковой

сварке

 

 

 

Диаметр готового

 

 

 

Длина заготовки,

мм, до

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

изделия, мм

100

150

200

250

300

|

350

400

450

500

 

 

 

 

Рабочая часть заготовки

 

 

 

 

6 -14

1.40

1,45

1,60

1,70

1,90

 

2,15

2.40

2,70

3,00

14,25—31,5

1,60

1,65

1,80

1,95

2,10

 

2,35

2,60

2,90

3,20

31.75-50,5

2,00

2.05

2,20

2,35

2,50

 

2,75

3,00

3,30

3.60

51-70

2.20

2,25

2.40

2,55

2.70

 

2,95

3.20

3,50

3,80

72—80

2,60

2,65

2,80

2,95

3,10

 

3,35

3,60

3,80

4,30

 

 

Присоединительная часть заготовки

 

 

 

6 -14

1,60

1.65

1,80

1,90

2,10

 

2,35

2,60

2.90

3,20

14.25—23

1,85

1,90

2,05

2,15

2,35

 

2,60

2,85

3,15

3,45

23-50,5

2,00

2,05

2,20

2,30

2,50

 

2,75

3,00

3,30

3,60

51-60

2.45

2,50

2,65

2,75

2.95

 

3.20

3,45

3,75

4,05

61—80

2,7

2,75

2,90

3,0

3,20

 

3,45

3,70

4,00

4,30

7. Допуски на заготовки н сборку сваривае­

8.

Минимально допустимые

длины

заго­

мого инструмента (для контактной сты ­

 

товки и шейки

 

 

 

ковой сварки)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Отклонение

 

 

от перпендику­

 

 

лярности

Диаметр

Смещение

Быстрорежу­ стальщая

Конструкци­ стальонная

готового

осей заго­

изделия, мм

товки, мм

 

 

6—14

0,40

0,6

0,5

14,25—31,5

0,42

 

 

31,75—36

0.50

 

 

36.5—50,5

0.7

0,6

 

51—60

0,57

0,8

0.7

 

Минималь­

Минималь­

 

ная длина

 

ная

 

длина

шейки на

 

заготовки,

заготовке,

Диаметр

 

мм

 

мм

 

 

я л

 

я л

заготовки,

 

>>

мм

£ JQ

X со

^ JQ

з а

 

о с

 

О) Я

 

2 н

 

>» h

О 2

 

 

 

Н 0ч

0.0

 

 

0.0

 

У к

 

 

и к

 

 

 

 

2 £

 

о £

Я Ç0

I I

 

 

IQ à

8 -10

32

 

40

10

10

10,1—12,5

 

11

12

12,6-16

 

 

 

12

15

16,1—20

40

 

52

15

 

20,1—25

 

18

 

 

 

 

 

 

 

 

 

25,1—32

45

 

60

18

 

32,1—40

47

 

 

 

 

 

20

22

 

 

 

 

61-75

0,65

 

40,1—50

55

70

 

 

0,9

0,8

 

 

 

 

78—80

0.70

70

88

22

25

 

 

 

50.1—63

 

 

 

63,1—80

77

100

26

30

Стыковую контактную сварку оплавлением заготовок инструмента произво­ дят с предварительным нагревом повторяющимися замыканиями и размыканиями торцов заготовок при включенном токе; подогрев является подготовительной ста­ дией процесса. После определенного числа замыканий и размыканий температура нагрева торцов повышается до образования на их поверхности жидкой пленки металла и одновременно выравнивается; поверхности становятся подготовленными к следующей стадии процесса — оплавлению, а нагрев концов заготовок на оп­ ределенное расстояние вглубь от торцов создает условия для осадки. Оплавление обеспечивает удаление перегретого и окисленного металла с поверхности торцов заготовок, а избыточное давление паров металла в зазоре между торцами стержней защищает их от окисления, поэтому оплавление следует вести устойчиво, без перерыва. Режимы сварки приведены в табл. 10.

,.И .А Акулова .п/р 14

9. Режимы

стыковой

контактной сварки быстрорежущих сталей со сталью 45

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Установочная

длина,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Потребляе­

 

 

мм, для

заготовок

 

 

 

 

 

 

 

Припуск, мм

 

 

 

 

 

Усилие осадки,

мая мощ­

из быстро­

из стали 45

Диаметр

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

кге

 

 

ность,

при

сварке

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

к В А

 

режущей

с быстрорежу­

заготовки,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

стали

мм

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

щей сталью

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

на

подогрев

на оплавление

 

-

общий

 

 

I

II

 

III

I

II,

 

I,

II

I,

II

 

 

 

I

II

 

III

I

II

111

I

 

"

 

III

 

III

 

III

III

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8—10

 

1.0

 

1,6

2.1

2,2

1,6

5,4

 

4,4

5,8

250

380

 

320

7

9

 

10

10

15

15

10,1—12,"

 

1.1

-

 

1.7

2,3

2,4

1.7

5,7

 

4,6

 

6,0

380

570

 

475

10

12

 

10

10

15

15

J2.C—16

1,2

-

 

1.8

2,4

2.5

1,8

6,0

 

4,8

6,4

600

900

 

750

15

17

 

10

12

15

18

16,5—20

1.3

1.2

 

1.9

2,5

2,7

1.9

6,4

 

6,0

6,8

980

1 470

1

ISO

25

30

 

12

16

18

24

20,7—25

1,4

1.3

 

2.1

2,7

2,9

2.1

6,8

 

6,5

7,3

1 470

2 200

1 840

35

40

 

16

20

24

24

',5 —22

1.5

1.4

 

2.2

3,0

3.1

2,2

7.4

 

7.1

7,8

2 280

3 420

2 850

50

60

 

19

24

28

28

22—40

1.7

1.5

2.4

3,3

3,5

2,4

8,2

 

7,8

8,6

3 560

5 350

3 450

60

70

 

24

32

36

36

41—51

2.0

1.7

2.7

3.6

3.9

2.7

9,2

 

8,8

9,7

5 420

8 100

6 750

100

ПО

 

2S

38

42

42

52— ез

2.3

2,0

3,0

4,0

4,3

3,0

10,4

 

10,0

10,8

7 850

11 700

9 800

120

140

 

34

45

51

51

Со—S0

2.8

2,3

3,5

4,5

5,0

3,5

12,0

 

11,6

12,4

12 000

18 000

15 000

130

150

 

36

50

 

54

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

"

 

П р и м е ч а н и я :

1.

К группе

I относятся стали

Р9, Р12,

Р18,

Р9К5;

к группе

II — стали

Р6МЗ,

 

Р6М5; к revnne

III _

стали Р6М 5К5, Р9М 4К8. Р9Ф5,

Р9КЮ .Р10К5Ф5,

Р14Ф4,

Р18Ф2.

2,5— 1,0 мм/с для

сталей II группы;

 

2,0— 0,8 мм/с для

сталей

2.

Скорость

оплавления: 2,2—0,8

мм/с

для сталей

1

группы;

 

III группы; с увеличением диаметра заготовок скорость оплавления

уменьшается.

 

 

 

 

 

 

на подогрев и оплав­

3.

Скорость осадки 15— 10 мм/с. Припуск на осадку равен разности между общим припуском и припуском

ление.

Н ачало осадки происходит при

включенном сварочном токе. Ток выключают, когда осадка произведена на 0,5— 1,0 мм

 

4.

Припуск

на

быстрорежущую

сталь

равен

т]А д

;

Л =

0,7 мм

для

сталей 1 группы; т) =

0,6 мм

для

сталей

II группы;

•П = 0,72-т- 0,83 мм для сталей

III

группы.

 

ишц

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

инструмента заготовок сварки стыковой контактной Технологии

о