Сварка в машиностроении.Том 2 (1041437), страница 102
Текст из файла (страница 102)
16. Диффузионную сварку применчют прежде всего для соединения чугуна с цветными металлами, а также с неметаллами (графит, керамика и т. п.). Процесс осуществляют при 700 — 800 'С в вакуумной камере. Структурных изменений в результате сварки не наблюдается. Надежное сварное соединение образуется при разрежении до 1О а мм рт. ст. Температура процесса может быть снижена при уменьшении шероховатости свариваемых поверхностей, увеличении разрежения, давления и времени сварки. Электрошлаковая сварка чугунных изделий по технике выполнения мало отличается от сварки стальных изделий. Свариваемые чугунные изделия собирают с зазором несколько большим, чем при сборке стальных изделий.
Применяют медные охлаждаемые или остающиеся стальные подкладки. В качестве электрода используют пластины, состав которых аналогичен составу основного металла, При заварке крупных дефектов сварку выполняют неплавящимися графитовыми электродами с подачей в ванну расплавленного металла со стороны. Применяют флюс АН-348А с добавкой мела. Механические свойства и структура сварного соединения удовлетворительные. Этот способ не получил широкого распространения вследствие трудоемкости подготовительных работ, сложности и малой маневренности оборудования. Свойства инструментальных матер.
и особенности получения саед, 393 Глава 16 СВАРКА И ПАЙКА ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ ОСНОВНЫЕ СВОЙСТВА ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ И ОСОБЕННОСТИ ПОЛУЧЕНИЯ СВАРНЫХ И ПАЯНЫХ СОЕДИНЕНИЙ ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ СО СТАЛЬЮ ежущии инструмент имеет рабочую (режущую) часть и корпус. Рабочую часть Р изготовляют из инструментального материала (целиком или только режущие элементы), корпус — из конструкционной стали.
Инструментальные материалы в соответствии с назначением отличаются высокими твердостью и износостойкостью, 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 неметаллическим материалам, металлоподобным и металлическим. б Неметаллические инструментальные материалы (сннтетические алмазы и уический нитрид бора в разных модификациях, оксидная и оксидно-карбидная минералокерамика) по сравнению с другими инструментальными материалами имеют наибольшую твердость и относительно низкую прочность, хрупки, металлами не смачиваются. Относящиеся к металлоподобным материалам металлокерамические твердые сплавы имеют свойства, определенные свойствами их основных компонентов (кадов 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, молибдена. 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 %С вЂ” Т!С (твердый раствор карбида титана в карбиде вольфрама), а также твердые сплавы, содержащие один сложный карбид системы %С вЂ” Т|С. Структурные превращения в твердом сплаве при нагреве для пайки и последующем охлаждении (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 предварительного спекания. В окончательном виде, когда материал приобретает свои служебные свойства, в том числе высокую твердость, заготовки подвергают только э шлифованию и затачиванию. Следовательно, операция присоединения режуш го лемепта из инструментального материала к корпусу является сборочно-присоедир ' е нительной, Сочетание инструментальных материалов с конструкционной сталью характеризуется 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 быстрорежушей стали соединяют с корпусом сваркой и пайкой, твердые сплавы — преимущественно пайкой. Неметаллические инструментальные материалы без применения специальной технологии и особых припоев, обеспечивающих смачиваемость их, пайкой соединить нельзя. Конструкционные и инструментальные стали для сварного инструмента и корпусов паяного инструмента относятся к группе углеродистых и низколегированных.
Для инструментов сварной конструкции используют стали в отожженном состоянии или после нормализации со структурой феррит+ перлит; для инструментов паяной конструкции стали могут быть термически обработанными. Для изготовления рабочей части режущего инструмента наибольшее применение имеют вольфрамомолибденовые и вольфрамомолибденокобальтовые быстрорежушие стали. Они являются высоко- и сложнолегированными сплавами.
Суммарное содержание легируюших элементов (вольфрама, молибдена, ванадия, хрома, ксбальта) в них до 50%; содержание углерода 0,7 — 1,2ве. Эксплуатационные свойства быстрорежущне стали приобретают после сложной термической обработки — закалки с окончательным нагревом до температуры выше !200' С и многократного высокого отпуска (550' С). Требуемая форма рабочей части и режущих элементов из быстрорежушей стали достигается механической обработкой резанием заготовки в отожженном состоянии; можно применять также предварительное пластическое формообразование заготовки.
Критическая скорость охлаждения при закалке быстрорежущей стали с температуры аустенизации 1,5 — 3' С. Следовательно, сталь, нагретая выше 900" С, даже при охлаждении на воздухе получает закалку. Поэтому качественное соединение элементов из быстрорежушей стали с корпусом инструмента сваркой плавлением получить технологически сложно.
В зависимости от условий нагрева и охлаждения при сварке быстрорежущая сталь в зоне термического влияния получает различные структуры. Сварка способствует также появлению в соединении остаточных напряжений. Химическая и структурно-фазовая неоднородность соединения быстрорежушая сталь — конструкционная сталь усиливается после отжига вследствие диффузионных процессов в соединении. !. физические свойства ииструмеитальиых материалов [1, 2, з) Быстро режуг~ая сталь и!3 Ковфф1 циеит теплового насыщения,. калдсм-".~С с~~а) 0,32 олэ одо од4 0,235 0,32 о,за Коэффициент температуроироводиости, см',~с Козффициеит теплопроводности, кал/(см ° с ° 'С! Удельная теплоеикость, кал/(г ° 'С! Температурный коэффициент линейного расширеиив, кш~, 1!'с . 0,075 0,06 Олз 0,83 0,32 0,095 0,0ь 0,065 0,045 Олз 0,067 о,! ол!ь од46 Оде олз Од!2 0,06 оло олой 032 ол4 0,16 0,2 !3 0,9— !,45 3,48— 3,54 12 3.6— 3,7 143— 14л 7,9 —.- 8.2 з,%— з,э 2.5— 4,7 зль— 3,47 8,7 7,85 зйз 11,!— 11,6 Плотность, г/см' Удельное сопротивление, мкОм ° см.
44» 38 гад 20,7 Для твердого сплава марки Т!4К8. Сварка и пайка инструментальных материалов со сталью определяется их теплофизическими свойствами (табл. 1). Так как использование режущего инструмента сопровождается его нагревом и охлаждением, то они определяют и 2. Механические свойства инструментальных материалов 11, 2; 5) Сталь 45 отожжен- ная Минерало- керамика ЦМ 332 Параметр Твердость Н'г', кгс/мм' . Г1редел прочности„кгс/ммз: при растяжениич .
прн изгибе Модуль упругости )( 1О ~, кгс/ммз 171 †2 2000 — 2300 60 2,04 18 — 23 30 — 40 40 ' Определено расчетом из соотношения и = 0,575 а; для стали Р18, 45 — фактические данные. вр ' и' 3. Технологическая совместимость материалов Соединяемые материалы Материал режущего злемента— рабочей части инструмента Металл корпуса инструмента режущая сталь окерамический твердый сплав ллические материалы (мннеерамнка, керметы, синтетичеособо твердые материалы) П р и м е ч а н и е. Характеристика способа соединения; Π— основной; Д вЂ” дополнительный; Ог — ограниченного применения; Н вЂ” не применяется. 4.
Конструктивно-технологические меры при получении неразъемных соединений инструментальных матеряа лов со сталью Конструктивно-технологические меры для повышения алогической и эксплуатационной прочности соединения Причины появления в остаточных напр Применение Быстрорежущая сталь в отожженном состоянии Заготовки после сварки помещают в печь или приемник для отжнга нли медленного охлаждения с целью устранения условий образования мартенсита в зоне термического влияния Сварка концевого инстру- мента Пайка концевого и иасадного инструмента Твердый сплав Инструмент, оснащенный пластинками из твердого сплава (однолезвийный, многолезвийный), инструмент концевой с рабочей частью из твердого сплава При контактной стыковой сварке оплавлением и сварке трением неодновременное превращение аустенита в мартенсит в зоне термического влияния (участкн, нагретые до меньшей температуры, имеют раннее превращение) Химическая и структурно-фазовая неоднародность околошовной эоны быстрорежущей стали после сварки н после отжита При пайке припоем с температурой плавления, близкой к температуре нагрева для закалки, с последующими отжигом инструмента и закалкой или прн пайке в сочетании с закалкой (в соляных ваннах) быстрорежущая сталь увеличивается в объеме; стальной корпус инструмента пря этом не закаливается и изменений в объеме нет При пайке) раалнчные коэффициенты линейного расширения твердого сплава и стали незначнтельчая пластичность и высокая твердость твердого сплава низкая термостойкость твердого сплава, особенно тнтано-вольфрамового и безвольфрамового механическая неоднородность соединения твердый сплав — сталь Закалка инструмента без погружения шва в зону нагрева; закалка в соль с температурой 600 — 650'С; замена стали 45 (40Х) корпуса инструмента сталью, легированной карбндообрааующими элементамн, например марок 35ХГС, 50ХФА Ъ'меньшение площади паяного соединения.
Применение для корпуса инструмента стали, закаливающейся при режиме, принятом для закалки быстрорежущей стали. Пайка режущих элементов из быстрорежущей стали, предварительно термически обработанных (закалка я отпуск), при температуре, равной илн несколько выше температуры отпуска быстрорежущей стали Пайка припоем с температурой плавления не выше ! 100 'С, с пластичностью, характеризующейся относительным удлинением 40 — 60% и пределом прочности при растяжении 20 — 30 кгс/мм' Закалка стали корпуса в процессе охлаждения после пайки Релаксационный отпуск инструмента после пайки Компенсационные прокладки в соединении Конструкцию и размеры паяного соединения определяют так, чтобы уменьшить связи пластинки с прнсоединительной частью инструмента (лучший вариант— соединение по одной плоскости); отношение толщины пластинки из твердого сплава н толщины стали под пластинкой должно быть пе больше 1:3; отношение длины пластинки нз твердого сплава к толщине должно быть не более 3: 1 Продолжение табл.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
