Практическая работа №3 Тема: Пайка пластинок твердого сплава на зубья круглых пил
Цель работы: изучить оборудование, материалы, технологию пайки, а также получить навыки в работе по пайке пластинок твердого сплава на дереворежущий инструмент.
Задача: Исследовать метод напайки пластинок на зубья пил.
Содержание работы
Применение дереворежущих инструментов с пластинками из твердых сплавов является главным и самым аффективным средством повышения износостойкости, особенно для пильного инструмента, применяемого для обработки ДСП, ДВП и других комбинированных древесных материалов.
Крепление пластин твердого сплава на зубьях дереворежущего инструмента осуществляется тугоплавкими припоями. Относительная простота и скорость процесса паяния, а также применение его для всех типов и разновидностей режущего инструмента сделали этот способ крепления пластин наиболее распространенным. Прочность и качество паяного соединения зависит от правильности выбора материала для корпуса инструмента, подготовки корпуса и пластин твердого сплава к паянию; от выбора припоев и флюсов, метода, режима и условий нагрева.
Пайкой называется процесс создания неразъемного соединения различных материалов в твердом состояния заполнением капиллярного зазора между ними промежуточным металлом или сплавом в жидком состоянии, который называют припоем.
Обязательным свойством припоя, позволяющим осуществлять надежное паяное соединение, является его способность к смачиванию основных металлов, т.е. свойство атомов припоя вступать в энергетический контакт с поверхностными атомами основного металла. Смачивание зависит как от свойств припоя, так и от свойств основного металла и характеризуется величиной краевого угла смачивания ϴ. При полном смачивании ϴ близко к 0, если ϴ ≥ 900, то припой не смачивает металл.
В обычном состоянии основной металл и припой покрыты пленкой окислов и загрязнениями, которые препятствуют смачиванию основного металла, поэтому должны быть удалены перед пайкой механически (шлифовальным кругом, напильником и т.д) с последующим обезжириванием в органических растворителях(ацетон, чистый бензин и т.д.). Для защиты от повторного окисления поверхностей пайки применяются флюсы. Флюс, вступая в химическую реакцию с пленками окислов, образует новое соединение, растворимое во флюсе, или восстанавливает окислы в форме, позволяющей получить чистую металлическую поверхность, и способствует улучшению смачиваемости.
Процесс соединения пайкой включает следующие стадии: разогрев основного металла, расплавление флюса и растекание его по поверхностям, подлежащим пайке; растворение (восстановление) окисных пленок; расплавление припоя и заполнение им капиллярного зазора с вытеснением жидкого флюса с растворами пленок загрязнения; охлаждение паяного соединения; кристаллизация припоя с возникновением энергетического взаимодействия поверхностных атомов припоя и основного металла.
Технологический процесс пайки включает следующие операции: подготовка флюса и припоя, подготовка корпуса инструмента и пластинок твердого сплава, собственно пайку, отпуск корпуса зуба и контроль качества пайки.
Подготовка флюса заключается в подборе компонентов и обезвоживания их. Для припаивания пластин твердого сплава к дереворежущему инструменту применяют в основном трехкомпонентный флюс следующего состава: бура 69…73%; борная кислота 21…22%; фтористый кальций 5…10%. Полученную смесь расплавляют в электропечи при температуре 800…8500С для удаления кристаллической воды во избежание пенистости в процессе паяния. Расплав охлаждают и размалывают в порошок. Хранят готовый флюс в стеклянных сосудах с притертыми пробками.
Подготовка припоя. Для дереворежущих инструментов наиболее пригодным припоем, является медноцинковый припой с примесью никеля и марганца, марки ПрМНЦ68-4-2. состав припоя, %,: медь – 68, никель – 4, марганец – 2, цинк – 26; температура плавления 930…9500С.
Медноцинковый (латунный) Л – 62; состав припоя, %: медь – 62, цинк – 38; температура плавления 9050С.
Независимо от марки припоя подготовка его заключается в следующем: нарезают припой из ленты полосками шириной 1…1,5 мм определенной длины, нарезанные полоски обезжиривают в бензине или другом растворителе. Для пайки пластинок твердого сплава на зубьях пил нарезанные полоски нарезают по длине шва и сгибают в виде скобки по периметру паянного шва. Можно пользоваться припоем в виде полосок или проволоки.
Подготовка корпуса инструмента заключается в создании паза в корпусе зуба для пластинки твердого сплава. Форма паза должна строго соответствовать форме пластинки. Не допускаются зазоры. Пластинка твердого сплава может быть припаяна на переднюю грань зуба или на заднюю (рисунок а, б)
А) б)
Пластинку твердого сплава надо располагать так, чтобы силы, возникающие при резании, прижимали пластинку к корпусу зуба инструмента. Паз формируется, как правило, шлифовальными кругами на заточных станках или фрезерованием. Шероховатость поверхности паза ʎ=20.
Подготовка пластинок твердого сплава заключается в выборе пластинки, пригодной для пайки, по форме и размеру. Для пайки дереворежущего инструмента применяются пластинки из карбидов вольфрама на кобальтовой связке, марок ВК6, ВК15, (цифра указывает на % содержания кобальта).
Форма и размеры пластинок твердого сплава для круглых пил стандартизированы ГОСТ 13833 – 77, форма 01Д (ширина 5,5 мм, длина 10мм, толщина 3 мм) применяются для продольного профиля зуба, а форма 02Д (с теми же размерами, но пластинки имеют скосы по передней и задней грани) – для поперечного профиля зубьев.
Для фрез и ножей пластинки твердого сплава изготовляются по ГОСТ 13834 – 77. поверхность, прилегающую к корпусу зуба, зачищают алмазными кругами или из карбила кремния, снимая окисную пленку, а затем промывают в бензине или ацетоне.
При изготовлении твердосплавного инструмента применяют различные способы нагрева и пайки, однако для пайки дереворежущего инструмента наибольшее распространение получили два: индукционный токами высокой частоты и электроконтактный метод нагрева.
Индукционный нагрев целесообразно применять при пайке крупного инструмента с массивными пластинками твердого сплава.
К достоинствам электроконтактного способа нагрева следует отнести простоту и низкую стоимость оборудования и небольшую зону термического влияния. Электроконтактный способ нагрева применяют в основном для пайки круглых пил, мелких сверл и фрез. При пайке круглых пил режим нагрева следует выбирать так, чтобы зона термического влияния не выходила за пределы межзубовой впадины, иначе пилы после пайки покоробятся в форме тарелки.
Пайка пластинок твердого сплава производится следующим образом: корпус дереворежущего инструмента устанавливается на приспособление с нагревом электроконтактным способом; к корпусу зуба прижимается пластинка твердого сплава с усилием 1 кг., на место соединения насыпается флюс; включают трансформатор и производят разогрев паяного соединения до температуры плавления припоя. После расплавления флюса в зону соединения подводят полоску припоя, пластинка твердого сплава прижимается к корпусу зуба и в этом положении выдерживается до затвердевания припоя. Затем производят отпуск корпуса зуба при температуре 5000С, после чего процесс пайки заканчивается. Контроль качества паяного шва визуально: по всему периметру должна образоваться плавная галтель припоя.
Прочность паянного соединения на срез должна находиться в пределах 200…250 МПа.
Порядок выполнения работы
Оборудование, инструмент: приспособление пайки пластинок твердого металла на круглые пилы, пила круглая или образцы, пластинки твердого сплава, флюс, припой, приспособление для отрыва пластинки твердого сплава.
Порядок выполнения работы
Ознакомиться с принципом работы приспособления для пайки пластинок твердого сплава на круглые пилы.
Произвести подготовку инструмента для пайки; пластинок твердого сплава, флюса, припоя;
Произвести пайку 3..5 зубьев (образцов);
Оторвать пластинки путем сдвига и записать усилие сдвига;
Определить фактическую площадь паяного шва и прочность на обрез;
Результаты наблюдений занести в таблицу и проанализировать.
|
№ пайки |
Режим пайки |
Состав флюса, % |
Марка припоя |
Площадь пайки, мм2 |
Усилие сдвига |
Прочность на срез, МПа | |||
|
Напряж. во втор. обм. В |
Сила тока при пайке |
бура |
Борная кислота |
Фтор, кальций | |||||
Контрольные вопросы
Дать определение пайки, указать отличные пайки от сварки.
Рассказать технологию пайки пластинок твердого сплава на режущий инструмент.
Назвать флюсы, припой, пластинки твердого сплава, применяемые при пайке дереворежущего инструмента.
Каковы преимущества инструмента, оснащенного твердым сплавом?