Технология производства металлорежущих инструментов

Палей М.М.

Машиностроение, 1982 г.

§ 8. ПРИПАИВАНИЕ ПЛАСТИН ИЗ ТВЕРДЫХ СПЛАВОВ

При необходимости обеспечения высокой жесткости инструмента и в тех случаях, когда конструктивно затруднено применение твердосплавного инструмента с механическим креплением применяют твердосплавный инструмент с напаянными пластинками. Особенностью напаивания твердосплавных пластин является то, что соединяются два совершенно различных (какпо химическому составу, так и по физико-механическим свойствам) материала. Коэффициент линейного расширения стали примерно в 2раза больше, чем твердого сплава, что приводит впроцессе охлаждения к деформации пластинки и державки, вызывая в них значительные напряжения, которые могут привести кпоявлению трещин в твердом сплаве, шве и корпусе инструмента.

Соединенные припоем твердый сплав и сталь, охлаждаясь, будут упруго взаимодействовать через припой и после остывания будут иметь общую длину. При этом твердый сплав окажется сжатым, а сталь растянутой.

Низкая теплоемкость твердых сплавов всочетании с высоким электрическим сопротивлением обусловливает более быстрый нагрев твердого сплава, чем стали. Пониженная теплопроводность создает при нагреве и охлаждении резкие перепады температуры, вследствие чего из-за пониженных прочностных характеристик твердого сплава при растяжении могут образовываться трещины.

Технология пайки должна обеспечить достаточно прочное соединение пластинки твердого сплава с корпусом и цельность пластинки твердого сплава в процессе изготовления и эксплуатации.

Снижение остаточных напряжений в паяных соединениях и уменьшение трещинообразования в твердом сплаве должно быть достигнуто:

а) увеличением толщины корпуса илиуменьшением толщины пластинки (отношение H/hдолжно быть >3);

б) применением корпуса из сталей, способствующих снижению остаточных напряжений впаяных соединениях (например 35ХГСАи др.);

в) применением низкотемпературных пластичных припоев, обеспечивающих меньший перепад температуры при охлаждении паяного соединения и большую возможность пластической деформации паяного шва;

г) увеличением толщины слояприпоя за счетприменения компенсационных прокладок, имеющих коэффициент линейного расширения промежуточный между коэффициентами стали и твердого сплава,или кернениемповерхности соединения;

д) закаливанием стального корпусаинструмента в процессе егоохлаждения после пайки; при этомобъем корпуса увеличивается и внутренниенапряжения в паяном соединении уменьшаются;

е) применением релаксационного отпуска (при температуре 220—240 ^£С не менее 8 ч); при ^том снижаются внутренние напряжения за счет увеличения ползучести припоя.

В качестве припоев, имеющих пониженную температуру пайки и обладающих более высокой пластичностью, способствующей релаксации напряжений при охлаждении соединений используют: серебросодержащие  припои типа ПСр40, имеющие температуру пайки 600—800 °С; трехслойные серебросодержащие припои, состоящие из медной фольги (компенсационная прокладка), плакированной с двух сторон припоем, например ТМСр47М, а также припои повышенной пластичности, например припой ПрМНМЦ 08-4-2.

Для высоконагруженных соединений рекомендуется применять высокопрочный припой ПрАНМЦ 0,6-4-2, химически активный флюс Ф-100 и закалку охлаждением после пайки корпуса под пластинкой. В практике применяют медные и латунные припои.

Пазы под пластины твердого сплава (рис. 6, а) делают открытыми (резцы, ножи сборного инструмента), полузакрытыми (резцы, зенкеры, фрезы) и закрытыми (сверла). Плоскости пазов обрабатывают преимущественно фрезерованием с шероховатостью Rz= 40 -10 мкм. Твердосплавные пластины не должны иметь трещин, сколов и коробления более 0,05 мм.

Пластины, имеющие коробление, шлифуют на плоскошлифовальных станках алмазными шлифовальными кругами или подвергают электрохимической обработке. Закрытые пазы изготовляют с учетом обеспечения плотной посадки пластинок. Зазор между плоскостями паза ипластинки допускается в пределах 0,05—0,10 мм.

Перед пайкой инструмент с полузакрытыми изакрытыми пазами собирают. Пластины крепят по возможности подчеканкой. Для крепления пластин подчеканкой у многолезвийного инструмента (фрез, зенкеров, разверток) оставляют по передней поверхности технологическую стенку толщиной 1—1,5 мм, которую удаляют после пайки заточкой. Внекоторых случаях пластины можно крепить штифтами (винтовые пластины) или обматывать мягкой проволокой, а также асбестовым шнуром (рис. 6, б).

Способы пайки выбирают в зависимости от способа нагрева инструмента. Различают пайку индукционную (на установках ТВЧ), печную в печах с мазутным или газовым нагревом _wили в электрических печах с газовой восстановительной атмосферой), контактную (на машинах для электростыковой сварки), пламенную (ацетилено-кислородной горелкой), погружением в расплавленный припой и погружением в расплавленные соли. Пайка твердосплавных. пластин при индукционном нагреве (рис. 6, в) является одной из самых производительных операций, легко поддающихся автоматизации. Для создания неразъемных соединений твердосплавных пластин с державками применяют диффузионную сварку в вакууме.