Лабораторная работа № 4

ВЛИЯНИЕ РЕЖИМОВ ПАЙКИ НА ПРОЧНОСТЬ

ПАЯНЫХ СОЕДИНЕНИЙ

Цель работы: изучить влияние параметров пайки на прочность паяных соединений, механизм легирования и структуру шва.

Задание: установить влияние припоя и флюса на механические показатели паяного соединения. Изучить влияние температуры, скорости нагрева на механические показатели металла корпуса инструмента и твердого сплава. Обосновать оптимальные электрические параметры, влияющие на механические показатели паяного соединения при изготовлении твердосплавного дереворежущего инструмента.

1. Результаты исследований влияния нагрева на прочность

твердого сплава и его структуру

Устройство для изучения нагрева инструментальных материалов на их прочность должно обеспечивать перекрытие режимов, которые имеют место при пайке. Такие возможности обеспечиваются нагревом образцов путем пропускания через них тока от регулируемого автотрансформатора.

Результаты влияния нагрева на прочность и структуру твердого сплава ВК15 приведены на рис. 4.1, 4.2, 4.3.

Нагрев до температур, соответствующих температурам плавления медно-цинковых припоев, прочности твердого сплава практически не снижает. Напротив, покрытие поверхности твердосплавной пластинки расплавом припоя несколько увеличивает его прочность. Очевидно, это объясняется тем, что припой проникает в имеющиеся в поверхностном слое материала поры, заполняет их и снижает степень дефектности этого слоя (эффект «залечивания» микродефектов).

Безусловно, вреден нагрев твердого сплава до температур 1400–1500 К. Такой нагрев вызывает значительное снижение прочности инструментального материала. Наиболее сильное снижение прочности (20–25%) наблюдается при медленном нагреве, при скорости нагрева 50 К/с время нагрева до 1500 К составляет около 24 с. За это время на поверхности пластинки образуется значительный по величине слой окалины, кислород неизбежно проникает по границам зерен сплава, увеличивается степень их разобщенности, что не может не сказаться на прочности.

Наиболее приемлемой скоростью нагрева необходимо считать скорость около 150 К/с. Как видно из номограмм, при условии отсутствия перегрева эта скорость нагрева обеспечивает максимальную прочность твердого сплава.

а

б

Рис. 4.1. Образцы для испытаний на механическую прочность

а – образец из твердого сплава BK15, б – образец из стали 9ХФ

2. Исследования влияния температуры и скорости нагрева стали каркаса на ее структуру и механические свойства

Наиболее широко для изготовления полотен круглых пил применяется низколегированная хромо-ванадиевая сталь 9ХФ. Как известно, на прочность зубьев пил, кроме параметров нагрева и охлаждения, существенное влияние оказывает последующая термообработка –отпуск. Учитывая это обстоятельство, нами проведены исследования влияния отпуска на прочностные свойства стали каркаса. Химический состав стали 9ХФ приведен в табл. 4.1.

Исследования проводились на той же экспериментальной установке. Образцы для пайки изготавливались из полотен круглых пил толщиной 2,4 мм. Полотно разрезалось на полоски шириной 15 мм, которые раскраивались на отрезки длиной 100 мм. После раскроя образцы шлифовались по толщине до 2 ± 0,05 мм. Для того, чтобы скорость нагрева рабочих участков образца соответствовала скорости нагрева и охлаждения зубьев пил при пайке, а также для того, чтобы обеспечить разрыв образца в намеченном месте, на образцах вышлифовывалась шейка размерами 12 × 6 × 2 мм (рис. 4.1).

Таблица 4.1