1.1.7. Пайка инструмента

П а й к а — процесс получения неразъемного соединения, широко применяется при изготовлении и ремонте дереворежущего инструмента. Для получения паяного соединения необходимо удалить с поверхности соединяемых материалов окисную пленку и заполнить расплавленным припоем зазор между этими материалами. Припой должен обладать хорошей текучестью, смачивать поверхности и образовывать прочную связь между соединяемыми материалами. Для удаления окислов и предотвращения чх появления при нагреве применяют флюсы. Они должны удовлетворять следующим требованиям: вступать во взаимодействие с окислами прежде, чем расплавится припой, смачивать паяемые материалы; оказывать адсорбирующее действие на материалы, снижая поверхностное натяжение жидкого припоя и улучшая его растекаемость по поверхности пайки; сохранять активность в предусмотренном интервале температуры пайки,

Наибольшее распространение получила пайка пластин твердого сплава вольфрамокобальтовой группы на корпуса дереворежущего инструмента из конструкционной и инструментальной легированной сталей. При пайке твердосплавной пластины на корпус режущего инструмента вследствие различия физико-механических свойств твердого сплава и стали в паяном соединении возникают значительные остаточные напряжения, которые являются причиной образования трещин или поломок инструмента. Внутренние напряжения — результат того, что сталь имеет коэффициент линейного расширения, примерно в 2 раза больший, чем твердый сплав. Поэтому к материалу корпусов инструмента, конструкции паяного соединения и технологии пайки предъявляют определенные требования.

Марки сталей корпусов инструмента. Корпуса дереворежущего инструмента рекомендуется изготавливать из сталей 45 (ГОСТ 1050-74), корпуса ножей и фрез —из сталей 40Х и 35ХГСА (ГОСТ 4543-71), корпуса пил —из сталей 9ХФ (ГОСТ 5950-73), 50ХФА (ГОСТ 14959-79).

Конструкция паяного соединения. Остаточные напряжения меньше в том случае, когда пайка осуществляется в открытый паз. Работами ВНИИинструмента установлено, что наиболее благоприятные условия получения паяного соединения обеспечиваются при соотношении толщины твердосплавной пластины и опорной поверхности корпуса, равном или меньше 0,3, Однако в реальных конструкциях инструмента это соотношение не всегда удается выдержать. Паз в корпусе под пластину твердого сплава должен соответствовать форме и размерам пластины и не иметь заусенцев н завалов. Для инструмента с большой поверхностью паяного соединения рекомендуется применение компенсационных прокла-док, которые помещают между пластиной твердого сплава и корпусом инструмента, В качестве таких прокладок используют пермаллой (сплав железа с никелем), который имеет коэффициент линейного расширения промежуточный по величине между коэффициентами стали и твердого сплава. За рубежом для аналогичных целей применяют трехслойный серебросодержащий припой.

Припои. Для пайки пластин твердого сплава на корпуса дереворежущего инструмента применяются медноцинковые припои марок ЛМпЖ57-1,5-0,75 (содержание меди 56 .. .58, марганца 1 . .2, бора 0,07 .., 0,15, железа 0,5 . . 1, кремния 0,1 .. 0,2 %, остальное — цинк), МНМц68-4-2 (содержание меди 62. 68, никеля 4 ..5, марганца 1,5.. 2,5%, остальное—цинк), выпускаемые по отраслевому стандарту Минцветмета (ОСТ 48-184—81), а также латунь Л63 (содержание меди 60,5 . 63,5 %, остальное — цинк). Для пайки дисковых пил, оснащенных пластинами из твердого сплава с малым шагом зубьев рекомендуется применять серебросодержащий припой марки ПСр40 (содержание серебра 39… 41, меди 16…17,4, цинка 16,2 ..17,8, никеля 0,1…0,5%, остальное — кадмий). Температура полного расплавления припоев приведена ниже

Припой ЛМцЖ 57-1,5-0,75 рекомендуется для пайки большинства типов инструмента, хорошо растекается по паяемым поверхностям, обес¬печивает достаточную прочность паяного соединения и снижение уровня остаточных напряжений Припой МНМц68-4-2 хорошо растекается по паяемым поверхностям, обеспечивает более высокую, чем припой ЛМцЖ57-1,5-0,75, прочность паяного соединения и более высокий уровень остаточных напряжений в твердом сплаве. Он применяется при пайке инструмента, работающего в тяжелых условиях. Припой Л63 по своим свойствам приближается к припою МНМц68-4-2 Припой ПСр40 при несколько меньшей прочности паяного соединения имеет значительно более низкую температуру плавления Благодаря этому обеспечиваются низкий уровень остаточных напряжений в твердом сплаве и малые деформации корпуса инструмента.

Флюсы. При пайке инструмента применяют в основном флюсы боридофторидной группы. Активность флюсов, обеспечивающая их рабочие
свойства, проявляется в определенном интервале температур. Температура плавления флюсов должна быть ниже температуры плавления припоев на 100… 150 «С. Промышленностью выпускается широкая гамма
флюсов.

Кроме того, существуют достаточно многочисленные рецептуры
нестандартных флюсов Для пайки дереворежущего инструмента можно
рекомендовать следующие флюсы:
Ф100 (окись кобальта — 2 … 3, окись
вольфрама — 14 … 16, бура обезвоженная 32…36 %, остальное — фтор —
борат калия);
ВНИИ (бура обезвоженная 69 73, борный ангидрид —
21 ,. 22, фтористый кальций или натрий — 5 . 10 %);
ПВ 200 (бура обезвоженная— 19. 21, борный ангидрид—68 … 72, фтористый кальций —
8. 10%);
ПВ 209 (фтористый калий — 41 … 43, окись бора — 34 … .36,
фторборат калия — 22 .24 %).

Флюсы Ф100, ВНИИ, ПВ 200 рекомендуются для пайки пластин из твердого сплава, ПВ 209 — для пайки
пластин из быстрорежущей стали.

Наибольшей активностью в указанных температурных интервалах обладает флюс Ø100. Применение этого флюса обеспечивает повышенную химическую активность, хорошую растекаемость по поверхностям паяемых материалов, В то же время он наиболее токсичен. Поэтому целесообразно применение флюса Ф100 в смеси с бурой в соотношении 1 : 1. В этом случае увеличивается температурный интервал активности действия и уменьшается токсичность флюса Ø100.

При использовании технической буры как самостоятельного флюса, так и в качестве компонента, следует иметь в виду, что в состоянии поставки она содержит кристаллизованную воду. Для обезвоживания буры необходимо ее засыпать в тигель, тщательно перемещать и нагреть в печи до температуры 850. . 900 град. С, Признаком готовности расплава служит полное прекращение выделения пузырьков пара. Готовый расплав выливают на металлический лист или поддон из нержавеющей стали тонким слоем и охлаждают до комнатной температуры. После этого необходимо измельчить буру до порошкообразного состояния и просеять через сито с отверстиями 0,3 мм.

Оборудование для пайки. При изготовлении и ремонте дереворежущего инструмента получили распространение два метода нагрева: индукционный токами высокой частоты и электроконтактный. Индукционный нагрев применяют при пайке массивного инструмента (ножи, фрезы, сверла). Электроконтактный нагрев методом сопротивления предназначен для пайки главным образом дереворежущих дисковых пил и тонких фрез.

В индукционных установках ТВЧ электрический ток промышленной частоты преобразуется в ток высокой частоты, который поступает в индуктор, где происходит нагрев паяемых изделий Современные индукционные установки ТВЧ с рабочей частотой 66 кГц ВЧП-60/0,66 и ВЧГ1-100/0,066 имеют соответственно мощность 60 и 100 кВт, универсальны и широко применяются для пайки самых различных изделий. При пайке инструмента с небольшой площадью паяемых соединений допустимо использование маломощных установок типа ВЧГ4-10/0,44 (мощность 10 кВт, рабочая частота 440 кГц).

Установки электроконтактной пайки методом сопротивления имеют мощность не более 10 кВт, просты и надежны в эксплуатации. Однако серийно они не изготовляются Ленинградским СПКБ ПО «Севзапмебель» разработана документация на установки НПЭ-0,5У, НПЭ-50М, НПЭ-40 По этой документации предприятия изготовляют установки своими си-лами. Известны установки, работающие по этому же принципу, фирмы «Ideal» (ФРГ).

Технология пайки. Наиболее полно изложена в разработанных ВНИИ-инструмент методических указаниях «Технология пайки твердосплавного металлорежущего инструмента» (М, НИИМАШ, 1982 г).

Качество пайки во многом зависит от состояния твердосплавных пластин и корпуса. Коробление пластин и неплоскостность пазов являются причиной непропаев, разнотолщинности паяных швов и, как следствие, высоких остаточных напряжений.