Пайка резцов что нужно знать об устройстве аппарата и принципе работы

Читать онлайн «Семь шагов в электронику», автора А. В. Черномырдин

Пайка резцов что нужно знать об устройстве аппарата и принципе работы

“Семь шагов в электронику: Книга + CD”

«ПРИСЯДЕМ, ДРУЗЬЯ, ПЕРЕД ДАЛЬНЕЙ ДОРОГОЙ…»

Итак, уважаемый читатель, Вы держите в руках книжку, которую, возможно, захотите купить.

В книге есть много страниц текста, рисунки, фотографии, формулы, и повествует она об увлекательнейшей науке — электронике.

Как быть? Ведь, помимо электроники, на свете существуют сотни других наук, — ничуть не хуже, — и каждая из них по-своему увлекательна, раз нашелся хотя бы один человек, который ей занимается.

Поэтому, прежде чем начать наш с Вами путь в электронику, давайте, уважаемый читатель, «присядем на дорожку», как поется в старой песне, и поговорим о том, что такое электроника и с чем ее едят.

Не будет большим преувеличением сказать, что электроника — это все, что нас окружает. Компьютер, сотовый телефон, телевизор, поющие и разговаривающие детские игрушки и сотни других привычных вещей вокруг нас.

Все они содержат внутри электронные компоненты, разработанные и собранные людьми, для которых электроника — либо профессия, либо — хобби. Еще полвека назад человек, с легкостью управляющийся с электронными лампами, вызывал священный трепет у непосвященных.

Сейчас же, глядя на внутренности современных электронных устройств, непосвященный испытывает, скорее, тяжкое удивление — «чего они тут понапихали»?

Электроника за эти годы стала и ближе к человеку, уютно устроившись в самых неожиданных местах, и в то же время отдалилась от него, потому что стала на несколько порядков сложнее. Кажется, что ее уже не постичь — такой гигантский путь прошла она всего на сотню лет.

И очень часто кто-то, кто заинтересовался современными электронными внутренностями, просто опускает в отчаянии руки — кажется, что это путь вовек не осилить. Видеокурс: семь шагов в электронику Все не так плохо, уважаемый читатель! Конечно, электроника может оказаться просто «не вашей» наукой, и в жизни Вам уготован совсем иной путь.

В этом случае Вы, конечно, зря потратите время с этой книжкой. Но если Вам очень хочется приобщиться к ее тайнам, но в душе у Вас страх — «а вдруг не осилю», — тогда эта книжка для Вас, уважаемый читатель. Потому что в ней есть то, чего нет во многих других книжках про электронику — в ней есть История.

Как в электронных вычислительных машинах на смену лампам в свое время пришли транзисторы, затем микросхемы, а затем — микропроцессоры и микроконтроллеры, так и в этой книжке каждая конструкция будет описана на разной элементной базе — на транзисторах, на микросхемах, на микроконтроллерах, и даже — на лампах! И, прочитав ее, Вы сами увидите, что даже самый длинный путь в электронике состоит из небольшого числа шагов, и все их можно одолеть — было бы желание.

Что же нам с вами, уважаемый читатель, потребуется в пути?

Нужно хотя бы в самых общих чертах быть знакомым с терминологией. Слова «мультивибратор», «супергетеродин», «каскодная схема» не должны вызывать у Вас недоумение.

Не обязательно уметь делать мультивибраторы и супергетеродины, но желательно знать, что это такое.

Знания эти можно почерпнуть из книг, и неважно, как давно эти книги были написаны — принцип работы транзистора переживет любые катаклизмы истории. В этом плане одна из лучших книг — «Юный радиолюбитель» .

Умение паять. Пайка — это особое искусство, которым любой посвященный в электронику должен владеть в совершенстве. Овладеть им непросто, поэтому вопросы качественной пайки автор выделил в отдельный раздел. Прочитайте его — не пожалеете.

Знание основных радиолюбительских технологий и владение ими. Минимальный «джентльменский» набор для «причастия» к миру электроники — умение изготавливать печатные платы. Этот вопрос автор также выделил в отдельный раздел.

Желание. Собственно говоря, эту строчку надо было бы поставить первой.

Итак, начнем собираться в дорогу…

Пайкой называется процесс соединения двух материалов (не обязательно проводников — иногда спаивают вместе, например, металл и керамику) с помощью третьего, более легкоплавкого материала.

Сам процесс пайки заключается в расплавлении третьего материала, соединении с помощью расплава двух первых материалов, и остывании расплава до твердого состояния, обеспечивающего необходимые механические и электрические характеристики спая.

Основное отличие пайки от сварки — первый и второй материалы при пайке остаются в твердом состоянии, а не расплавляются.

В качестве третьего материала в электронике обычно используют сплавы на основе олова. В терминах пайки сплав этот называется «припой». Припои на основе олова — не единственно возможные, например, в металлообработке для пайки резцов в качестве припоя широко используется… медь!

Основные требование к припоям, применяемым в электронике — достаточная механическая прочность соединения и низкое переходное сопротивление (иными словами, паяный контакт должен как можно лучше проводить ток). Для этого требуется выполнение двух условий:

♦ спаиваемые детали должны быть смачиваемыми припоем;

♦ сам припой должен застывать однородной массой и не претерпевать изменений в процессе эксплуатации устройства.

С явлением смачивания читатель должен был познакомиться еще в школе. Если одно вещество смачивается другим, оно плотно прилипает к его поверхности, если же нет — поверхности этих двух веществ отталкиваются друг от друга.

Примечание.

Паять можно только те пары веществ, которые смачивают друг друга. Если смачивания нет— никакой механической прочности соединения невозможно получить в принципе. Управлять смачиванием в большинстве случаев нельзя — оно либо есть, либо его нет.

Например, для того, чтобы спаять две стеклянные или керамические детали, припой обязательно должен содержать в себе металл индий — никакой другой припой к керамике просто не прилипнет. Припои на основе олова смачивают большинство материалов, применяемых в электронике, однако на деле не все оказывается так просто.

Проблема при пайке сплавами олова заключается в том, что сами спаиваемые проводники находятся в атмосферном воздухе, а он — отнюдь не нейтральное вещество.

Достаточно напомнить, что в воздухе присутствует 21 % кислорода, а он — второй по химической активности элемент после фтора.

Поэтому спаиваемые металлические проводники неизбежно содержат на поверхности пленку различных химических соединений (чаще всего — окислов).

А будет ли смачивать эти окислы припой — очень большой вопрос.

Поэтому перед пайкой эти химические соединения с поверхности проводника нужно удалить — не столько даже для обеспечения механической прочности, сколько для хорошего электрического контакта.

Удаляются эти соединения либо механическим путем (зачистка поверхности проводника), либо химическим — путем воздействия на проводник соответствующего химического вещества, который в терминах пайки называется «флюсом».

К флюсу, применяемому при пайке, предъявляется ряд определенных требований. Каждый флюс имеет свою оптимальную температуру, при которой он наиболее эффективно очищает поверхность проводника.

Например, наиболее популярная канифоль (и флюсы на ее основе), имеет оптимальную температуру около 180–250 градусов. При более низкой температуре она не зачищает поверхность проводника, а при более высокой — начинает гореть.

Совет.

Каждый вид флюса лучше справляется с определенным материалом проводника: канифоль хороша для медных проводников, а вот для пайки железа лучше использовать т. н. «паяльную кислоту» (раствор хлорида цинка).

Совершенно особые условия пайки и специальные флюсы необходимы для такого известного металла, как алюминий — пленка окиси на его поверхности не удаляется никакой механической обработкой, так так тут же образуется вновь (алюминий — химически очень активный металл).

Если бы не совершенно особые свойства этой пленки (окись алюминия имеет твердость, близкую к твердости алмаза, температуру плавления около 2000 градусов, и в самом прямом смысле «спасает» металл от кислорода воздуха), то любая алюминиевая деталь за несколько минут рассыпалась бы в порошок.

Увы, то, что сделало алюминий незаменимым в машиностроении, напрочь закрыло ему дорогу в электронику — в электронных устройствах используются только медные провода.

Для обеспечения стабильных свойств паяного соединения используются сложные сплавы на основе олова. Чаще всего, второй компонент сплава — это свинец.

Такой сплав, во-первых, имеет более низкую температуру плавления (например, сплав ПОС-60 плавится при температуре около 190 градусов, тогда как чистое олово — около 240, а свинец — около 320 градусов), а, во-вторых, чистое олово при низкой температуре изменяет свою структуру, постепенно рассыпаясь в порошок (это явление получило название «оловянная чума», и наиболее заметно при температуре -33 градуса).

Примечание.

По этой причине паять схемы (особенно предназначенные для работы на морозе) чистым оловом нельзя.

В сплаве со свинцом этого эффекта нет, но есть другая проблема — свинец ядовит. За рубежом сейчас широко применяются бессвинцовые припои (в основном с добавлением небольшого процента серебра). Эти припои, …

Источник: https://knigogid.ru/books/774830-sem-shagov-v-elektroniku/toread

Технология пайки инструментальных сталей

Инструментальными называют высокоуглеродистые стали, содержащие 0,6-1,2% С. Для повышения теплостойкости инструментальных сталей их легируют вольфрамом (до 18%), хромом (до 5%), ванадием (до 4%) и другими элементами.

Инструментальные стали подвергают закалке с температур 1200-1300°С с последующим отпуском при температурах 560-580°С или обработкой холодом. Быстрорежущие стали припаивают к корпусу инструмента из конструкционных сталей в указанном интервале температур с применением высокотемпературных никелевых припоев.

Такие стали можно паять всеми способами с учетом технологических рекомендаций по пайке конструкционных сталей и чугуна.

Для снижения внутренних напряжений в шве наряду с применением припоев с более низкой температурой плавления и компенсационных прокладок корпус инструмента изготовляют из стали типа 30ХГСА, которая после пайки и закалки на мартенсит почти вдвое снижает напряжения в твердосплавном инструменте в сравнении с напряжением, возникающим в инструменте с корпусом из стали У7 со структурой перлита.

Это объясняется тем, что при превращении аустенита в мартенсит сталь 30ХГСА несколько увеличивается в объеме, что снижает ее суммарное сужение при охлаждении после пайки.

Читайте также:  Сварка рельсов: способы и их основные особенности

При ремонте инструмента из высокоуглеродистых инструментальных сталей и при изготовлении биметаллического составного инструмента (например, резцов, сверл, фрез и долбяков и т. д.

) часто пользуются пайкой тугоплавкими припоями.

I этом случае соединяют пайкой рабочую часть инструмента из быстрорежущих сталей с державкой из среднеуглеродистых легированных сталей типа 40Х или инструментальных сталей типа У7.

Пайку высокоуглсродистых и инструментальных сталей как между собой, так и с другими металлами, кроме алюминиевых, магниевых и жаропрочных сплавов, осуществляют чаще всего медью, медно-цпнковыми и серебряными припоями.

Перед пайкой соединяемые поверхности очищают от грязи, масла и собирают с соответствующим зазором, который определяют для каждого случая в зависимости от метода нагрева и коэффициента расширения паяемых металлов. Инструментальные стали паяют в соляных ваннах, пламенной печи, нагревом т. в. ч. и газопламенными горелками.

В соляной ванне паяют при температуре 1150-1200°С. После пайки инструмент до 900-1000°С охлаждают на воздухе; дальнейшее охлаждение до 500-560°С производят в ваннах следующего состава (% по массе):

1). Хлористый барий 30

Хлористый натрий 22

Хлористый кальций 48

2). Хлористый натрий 24

Хлористый кальций 76

После пайки изделие охлаждают на воздухе до комнатной температуры, затем промывают водой до полного удаления солей с поверхности.

Для печной пайки применяют обычно пламенные двухкамерные печи, имеющие камеру предварительного подогрева и камеру пайки.

Пайку производят в следующем порядке:

1) пластинку из быстрорежущей стали устанавливают в соответствующий паз державки или корпуса и наносят флюс;

2) помещают заготовку инструмента в камеру предварительного нагрева (температура камеры 750-800°С);

3) после выдержки (время зависит от размеров инструмента) заготовку вынимают из камеры, укладывают в зону пайки припой, покрывают припой и зону соединения флюсом, устанавливают на керамическую подставку и помещают в камеру пайки;

4) после заполнения шва припоем заготовку вынимают из печи и охлаждают до комнатной температуры;

5) отпуск осуществляют при температуре 560° С, после чего инструмент очищают и проверяют качество пайки.

С нагревом т. в. ч. можно паять многие типы инструмента, но чаще всего этот метод применяют для пайки (с целью удлинения инструмента или его ремонта) сверл, зенкеров, разверток, метчиков.

Для инструмента диаметром до 7 мм применяют соединение внахлестку с косым срезом; пайку осуществляют с помощью соединительной втулки.

Изделие в этом случае располагают горизонтально и припой с флюсом помещают в специальное гнездо втулки. После пайки инструмент помещают в печь для снятия напряжений и дополнительного отпуска. Температура печи 560° С.

Пайку инструмента с конусным соединением осуществляют в следующем порядке:

1) в специальное гнездо удлинителя помещают припой и флюс, после чего инструмент собирают под пайку;

2) инструмент устанавливают в индукторе вертикально, чтобы место соединения находилось в зоне нагрева индуктора, установку производят на центрах;

3) во время нагрева инструмент необходимо равномерно вращать;

4) после охлаждения инструмент снимают с центров и помещают в печь для снятия напряжений и дополнительного отпуска.

Пайка с помощью газопламенного нагрева рекомендуется только для термически обработанных стержневых инструментов диаметром не более 10 мм. Рихтовку инструмента производят в горячем состоянии на участке соединения.

Для пайки инструмента из быстрорежущей стали наиболее часто применяют припои ГФ, ГФК, ГПФ, в качестве флюсов используют буру, буру с добавками ферромарганца, фтористого калия или борной кислоты.

Источник: http://www.prosvarky.ru/brazing/process/8.html

Все о паяльниках. Устройство, виды, параметры выбора

Пайка микросхем, проводов, пластиковых и металлических деталей, выжигание… Все это осуществляется с помощью знакомого всем инструмента – паяльника.

Он незаменим, когда нужно соединить мелкие детали путем нагрева – это известно всем.

А вот чем отличается керамический паяльник от нихромового, в чем особенность импульсной модели и что такое паяльная станция – знает далеко не каждый. Наша статья поможет разобраться.

Возможно, вас удивит тот факт, что способ соединения материалов путем пайки был известен человечеству уже 5000 лет назад. Мелкие металлические детали соединялись за счет расплавления под воздействием высоких температур.

Это широко использовали ювелиры, оружейники и другие мастера. Примитивные инструменты для пайки представляли собой ручные приспособления с узким металлическим наконечником, который нагревали на открытом огне.

В начале XX века появился специальный электроинструмент под названием «паяльник». Что он собой представляет? Расскажем подробнее.

Принцип работы паяльника

Инструмент преобразует электрическую энергию в тепловую и передает тепло в зону пайки.

Встроенный внутри нагревательный элемент накаляет рабочую часть – жало, при этом температура нагрева может достигать 400 – 450 °С.

При воздействии на обрабатываемую поверхность раскаленный  наконечник расплавляет припой, а он уже – соединяемые детали. При застывании расплавленной субстанции происходит их  фиксация.

Выбирая паяльник, следует учесть, что по типу питания они бывают сетевые и аккумуляторные. Первые требуют подключения к электросети и используются в мастерских, быту, на производстве.

Есть модели не только со стандартным напряжением 220 В, но и рассчитанные на работу с пониженным напряжением 12, 24 В и т.д. (питаются от понижающего трансформатора).

Аккумуляторные имеют встроенные элементы питания, поэтому не привязаны к месту работы – это очень удобно, когда нужно быстро припаивать изделия в разных местах. Находят применение в ремонте музыкальной аппаратуры,  автомобилей и электромонтажных работах.

Но время функционирования аккумуляторных паяльников ограничено зарядом батареи, поэтому используют их для периодических задач. Когда пайка занимает большую часть процесса, например, при работе с микросхемами, необходим сетевой инструмент.

Основные виды инструментов

Хотите купить паяльник для работы или личного пользования? Не стоит приобретать первый попавшийся. Ведь нужно подходить к вопросу выбора с умом.

Для простых задач, например, соединения пары проводов или оторвавшегося пластикового элемента, нужен один инструмент, для сложных – типа пайки микросхем и радиоаппаратуры – другой.

Зная особенности разных видов паяльников, вы сможете выбрать подходящий для себя.

По принципу нагрева различают

  • Нихромовые – такие инструменты имеют нихромовую проволоку, через которую передается ток. Он может быть переменный сетевой либо постоянный или переменный от трансформатора при работе с низким напряжением. У самых простых моделей проволочная спираль намотана на корпус, внутри которого есть наконечник (при этом корпус не проводит ток). Также нихромовый элемент может быть помещен в изоляторы, уменьшающие потери тепла. Преимущества: доступная стоимость, неприхотливость к условиям использования, стойкость к ударам. Недостатки: долго нагревается, время службы сокращается из-за сгорания спирали. Такие модели подходят для нечастых работ, когда не важна высокая производительность.
  • Керамические – в таких инструментах применяются керамические стержни, которые нагреваются от контактов, находящихся под напряжением. Преимущества: долговечность, возможность интенсивного использования без риска перегорания, быстрый нагрев. Недостатки: керамический стержень боится ударных воздействий, прихотлив к использованию оснастки – нужны только родные жала.
  • Индукционные – эти паяльники оснащены катушкой индуктора. На наконечнике присутствует ферромагнитное покрытие, в котором создается магнитное поле – в результате осуществляется разогрев сердечника. Когда температура достигает рабочего значения, нагрев прекращается, а при снижении температуры возобновляется за счет восстановления ферромагнитных свойств. Преимущества: температура нагрева поддерживается автоматически, не требуется термодатчика и сложной электроники для контроля. Недостатки: поскольку инструмент поддерживает температуру по точке Кюри, для разных температур нагрева нужны свои жала.
  • Импульсные – как правило, в такие устройства входит частотный преобразователь и высокочастотный трансформатор, и жало тоже является частью цепи. Сначала происходит повышение частоты напряжения, затем снижение данного значения до рабочего. Наконечник фиксируется на токосъемниках вторичной обмотки трансформатора – это обеспечивает прохождение через него больших токов и мгновенный нагрев. Причем он происходит только при нажатии и удерживании пусковой клавиши инструмента, после ее отпускания рабочая часть остывает. Преимущества: быстрый разогрев, удобство работы с мелкими и крупными элементами за счет регулировки мощности. Недостатки: такие устройства не предназначены для продолжительного цикла работ.

По конструкции различают

  • Стержневые – традиционный тип паяльников. Инструмент имеет прямую конструкцию в виде стержня. В длинной рукоятке закреплена рабочая часть с жалом. Удобны для работы в труднодоступных местах и пайки мелких элементов.
  • Пистолеты – у таких моделей рабочая часть расположена под углом в 90º относительно рукоятки. Используются при проведении ремонтных и электромонтажных работ.
  • Паяльные станции – сложные устройства, состоящие из рабочего инструмента и соединенного с ним блока управления. Станции различаются по принципу работы: у инфракрасных пайка происходит за счет инфракрасного излучения, у термовоздушных – за счет струи нагретого воздуха,  у цифровых – за счет понижения напряжения с помощью трансформатора. Последние идеально подходят для работы с чувствительными к статическому напряжению микросхемами: пайка при пониженном напряжении исключает риск повреждения платы. В таких моделях предусмотрено точное поддержание температуры нагрева.

Что выбрать? Решайте исходя из предстоящих задач. После того как вы определитесь с типом паяльника, следует учесть еще несколько важных характеристик, а также узнать о возможностях инструмента.

Какая модель подойдет вам?

В первую очередь нужно определиться с мощностью устройства. Если вы хотите паять электронные компоненты, достаточно модели мощностью до 30 Вт.

К примеру, беспроводной паяльник на батарейках ЗУБР мощностью в 6 Вт подойдет для пайки электрокомпонентов проводки автомобиля, нечастых электромонтажных работ в быту, гараже и т.д.

Большая мощность не нужна и при работе с микросхемами – для таких целей можно использовать модель СВЕТОЗАР SV-55300-30 мощностью в 30 Вт.

Чтобы паять толстые провода или заниматься лужением,  выбирайте мощное устройство – до 100 – 150 Вт, например, паяльник СВЕТОЗАР для лужения (100 Вт). Если вам нужен инструмент для быстрого расплавления твердых материалов, таких как стекло, чугун, сталь, рекомендуем модель мощностью свыше 150 Вт, например, паяльный пистолет Sturm SI2321C на 200 Вт.

Также важно учесть при выборе температуру нагрева. Максимальное значение может достигать 400 – 450 °С. Однако столь высокая температура нужна не во всех случаях.

Читайте также:  Принцип действия оборудования для газовой резки

Именно поэтому у мастеров пользуются популярностью паяльники с возможностью регулировки рабочей температуры, например, в пределах от 100 до 400 °С. Инструмент можно настроить на плавление конкретного вида материала.

У многих современных устройств есть термодатчик, который контролирует процесс нагрева и помогает поддерживать температуру на одном уровне. Время нагрева до рабочей температуры, как правило, составляет 4 – 6 минут.

Еще один важный аспект выбора – это тип жала паяльника. Прежде всего учитывайте его форму: существуют наконечники в виде конуса, иглы, стержня со скошенной кромкой, отвертки и т.д.

Последний вид является универсальным, так как отлично подходит для удерживания припоя и имеет достаточную площадь рабочей части для прогрева. Если наконечник медный, путем заточки ему можно самостоятельно придать любую форму.

Существуют несгораемые жала, которые покрыты защитным металлом, например, никелем. Обработке такие элементы не подлежат, поэтому необходимо сразу выбирать наконечники нужной формы или покупать паяльник с набором сменной оснастки.

Стоит отметить, что никелированные жала служат дольше, так как медь внутри них не плавится. Однако такие изделия нельзя перегревать и подвергать ударным воздействиям.

Обратите внимание на комплектацию инструмента. Хорошо, если в набор входят наконечники, припой, флюс. Также пригодится кейс для хранения и переноски. Паяльные станции дополняются держателем, лупой, отсеком для очистки наконечника.

Выбирайте паяльник в нашем интернет-магазине! У нас вы подберете подходящую по параметрам модель, а также сможете купить необходимые для работы расходные материалы. Оформляйте заказ через сайт или звоните менеджеру по телефону 8-800-333-83-28.

Источник: http://www.VseInstrumenti.ru/articles/electrika-i-svet/vse-o-payalnikah/

Основы технологии пайки и термообработки твердосплавного инструмента

СБОРКА ПОД ПАЙКУ

Сборка инструмента под пайку включает установку пластины твердого сплава в гнездо инструмента, ее укрепление в гнезде (это делают не всегда), дозировку припоя, нанесение флюса, фиксацию паяльных зазоров (если их величина более 0,1) ив некоторых случаях, когда паяльные зазоры больше 0,2—0,3 мм, укрепление специальных технологических накладок, препятствующих вытеканию припоя из паяльного зазора.

При пайке таких инструментов, как токарные резцы, операция сборки обычно проводится паяльщиком одновременно с пайкой. Паяльщик насыпает в гнездо флюс, укладывает заранее нарезанный кусочек листового припоя, вновь насыпает флюс, устанавливает пластину твердого сплава и помещает резец в индуктор работающей высокочастотной установки.

После расплавления припоя и его растекания паяльщик вынимает резец из индуктора, не давая припою затвердеть, прижимает пластину твердого сплава к корпусу и охлаждает инструмент.

При пайке однолезвийного инструмента, у которого толщина паяного шва должна быть не менее 0,2 мм, и многолезвийного сборку делают заранее и подают инструмент на пайку в собранном виде.

У бурового инструмента ударного действия при пайке в закрытый паз величину паяльного зазора фиксируют либо кернением, либо оборачивают пластину твердого сплава калиброванной проволокой. В этом случае кернение или калиброванная проволока фиксирует не только величину паяльного зазора, но и твердосплавную пластину в процессе пайки.

Паяные швы толщиной более 0,3 мм без промежуточных прокладок получают методом, весьма близким к литью. Примером такой пайки могут служить Х-образные коронки для пневмоударного бурения диаметром более 100 мм, у которых толщина паяного шва должна находиться в пределах 1—1,5 мм.

При сборке под пайку такого инструмента создают литниковую систему, способную удерживать расплавленный припой в некапиллярных паяльных зазорах. По существу создание литниковой системы сводится к следующему. Флюс и припой помещают в стальную воронку, расположенную в центре коронки.

Для расплавленных флюса и припоя, поступающих из воронки в центр коронки, должны быть предусмотрены свободные проходы под пластинами твердого сплава, чтобы припой, поступающий вслед за флюсом, вытеснил последний снизу.

Паяльные зазоры, выходящие на боковую поверхность коронки, во избежание вытекания расплавленных флюса и припоя должны быть закрыты либо стальными технологическими накладками, приваренными к корпусу инструмента, либо специальными замазками или заделаны другими способами, обеспечивающими плотный контакт с корпусом инструмента и препятствующими вытеканию флюса и припоя [110].

Пластины твердого сплава в многолезвийном металлорежущем инструменте, где не предусмотрено искусственное увеличение паяльного зазора, крепят с помощью технологических стенок или штырей, которые забивают в отверстия, предназначенные специально для этой цели. При заточке инструмента технологические стенки и штыри стачивают.

Для пайки каждого вида инструмента необходимо определенное количество припоя. В идеальном случае дозировка должна быть такой, чтобы объем припоя, предназначенного для пайки того или другого вида инструмента, был точно равен объему паяльных зазоров и галтелей (если таковые есть).

В этом случае совсем не было бы натеков припоя, которые вызывают затруднения при заточке инструмента. объем паяльных зазоров непостоянен, так как зависит от принятых допусков при изготовлении корпуса инструмента и пластины твердого сплава.

Поэтому дозировку припоя следует считать правильной в том случае, если при принятых допусках его всегда достаточно для заполнения паяльных зазоров и образования галтелей. При этом избыток припоя должен быть минимальным.

С экономической точки зрения выгоднее тщательно дозировать припой, чем при заточке удалять его наплывы или получать брак по неиропаю из-за недостатка припоя.

Трехслойных припой дозируется путем вырубки из него пластин, конфигурация которых соответствует паяемой поверхности. При этом размеры пластины припоя должны быть несколько больше паяемой поверхности пластины твердого сплава и в процессе пайки выступать за ее пределы на 0,5—0,7 мм, обеспечивая визуальное наблюдение за процессом плавления наружных слоев трехслойного припоя.

Использование припоя в виде таблеток, состоящих из 60—75% стружки припоя МНМц68-4-2 и трехкомпонент-ного флюса, а также порошка, который получают измельчением таблеток, дает возможность повысить производительность труда на операции пайки, но приводит к снижению качества инструмента.

Для каждого вида инструмента дозированный припой должен быть подготовлен заранее, так как при выполнении этой операции непосредственно при пайке дозировку систематически не соблюдают.

При пайке твердых сплавов всех марок, за исключением безвольфрамовых, припоями на основе меди в качестве флюса следует использовать обезвоженную буру. При этом пайка малокобальтовых сплавов группы WC— Со и сплавов группы WC—TiC—Со должна проводиться с предварительной подготовкой их поверхности методом окисления.

Для пайки безвольфрамовых твердых сплавов, а также малокобальтовых сплавов группы WC— Со и сплавов группы WC—TiC—Со, не прошедших подготовку к пайке методом окисления, следует использовать Флюс марки Ф100, так как в этом случае другие флюсы не обеспечивают необходимой смачиваемости поверхности твердого сплава расплавленным припоем.

При пайке припоями на основе серебра следует использовать флюсы № 284 и 209, интервал активности которых согласован с температурой плавления этих припоев. Для флюса № 284 интервал активности находится в пределах 500—850° С, для флюса № 209— 600—850 °С.

Дозировка флюсов при пайке должна обеспечивать покрытие всех паяемых поверхностей расплавленным флюсом вплоть до его вытеснения припоем. При нагреве инструмента под пайку необходимо следить непрерывно за тем, чтобы поверхности, подлежащие пайке, были покрыты флюсом и при необходимости добавлять последний.

ПАЙКА ИНСТРУМЕНТА

Пайку инструмента можно производить, используя различные методы нагрева. Наиболее распространен высокочастотный нагрев инструментов под пайку.

Некоторое количество инструментов паяют погружением в ванну с расплавленным припоем, находящимся под слоем флюса. Небольшое количество инструментов паяют в соляных ваннах, электропечах, элсктроконтактным способом и с помощью газовой горелки.

Наиболее перспективным способом следует считать пайку при высокочастотном нагреве, при котором в процессе нагрева возможно непрерывное визуальное наблюдение и доступ к инструменту.

При пайке погружением инструмента в ванну с расплавленным припоем твердосплавные пластины испытывают термоудар при высоких температурах, который, как будет показано ниже, весьма нежелателен.

Пайка в соляных ваннах связана с тяжелыми и вредными условиями труда и не обеспечивает высокого качества инструмента.

Пайка в электропечах без защитной атмосферы допустима, но сопряжена обычно с рядом трудностей, обусловленных невозможностью визуального наблюдения за инструментом в процессе пайки и отсутствием доступа к инструменту, находящемуся в горячей зоне печи.

В электропечах с защитной атмосферой с успехом паяют мелкий инструмент с предварительно закрепленными в гнездах пластинами твердого сплава. пайка крупногабаритных инструментов (например, коронок для пневмоударного бурения диаметром более 100 мм) в таких печах при существующем уровне технологии, по-видимому, нерациональна.

Электроконтактный способ может быть реализован при пайке инструмента с небольшой площадью паяного шва.

Пайка газовой горелкой, предназначенной для сварки металлов, не может быть рекомендована, так как при этом создаются местные перегревы, которые отрицательно влияют на качество инструмента. В некоторых случаях газовые горелки используют для пайки вследствие отсутствия другого оборудования, например в геологоразведочных партиях, находящихся в полевых условиях.

Нагрев под пайку должен проводиться медленно с тем, чтобы обеспечить сохранение исходных свойств твердого сплава, равномерный прогрев паяемых поверхностей и корпуса инструмента. Быстрый нагрев пластин из твердых сплавов вызывает неравномерное распределение температур в объеме изделия.

Участки твердосплавной пластины, нагретые до более высоких температур, стремятся расшириться, а участки изделия, имеющие меньшую температуру, препятствуют этому. При высоких температурах в твердосплавной пластине возможны остаточные деформации, вызванные неравномерным нагревом.

Остаточные деформации после охлаждения твердосплавной пластины вызовут остаточные напряжения. Пластины, имеющие остаточные напряжения, имеют пониженную эксплуатационную прочность при циклических нагрузках. Весьма приближенно допустимые перепады температур можно определить из рассмотрения следующей задачи.

Тонкий поверхностный слой пластины твердого сплава нагрет до температуры t2tкоторая выше, чем температура ее остальной части, равная t. Учитывая, что в данном случае мы определяем только весьма приближенные значения, будем рассматривать одномерную задачу.

Практически вся разность линейных размеров слоев, вызванная различием температур, будет компенсироваться за счет деформации тонкого поверхностного слоя, нагретого до более высокой температуры. Напряжения в этом слое, если они не достигли предела текучести, могут быть определены по формулам:

Читайте также:  Вопросы для команды goodsvarka.ru

Источник: https://markmet.ru/kniga-po-metallurgii/osnovy-tekhnologii-paiki-i-termoobrabotki-tverdosplavnogo-instrumenta

Твердосплавные напайки: особенности пластин и их напайка

При изготовлении различных инструментов для токарного и фрезерного оборудования довольно часто в качестве режущей кромки используются твердосплавные напайки. Они позволяют существенно повысить скорость нарезки и увеличить подачу, увеличивают срок службы самого инструмента.

Напайка твердосплавных пластин проводится в промышленных условиях. Следует учитывать, что этот этап производства инструментов наиболее ответственный, так как, если допустить ошибку, резец или фреза может сломаться или отскочить от основания.

Рассмотрим то, какими именно особенностями обладают твердосплавные напайки и насколько они улучшают режущий инструмент.

Пластина твердосплавная напаиваемая во время обработки принимает основную нагрузку. Именно поэтому особое внимание уделяется припою. Температура плавления используемого материала должна быть на 300 градусов Цельсия выше, чем предполагаемая температура нагрева инструмента во время механической обработки заготовки. Кроме этого, к припою предъявляются следующие критерии:

  1. Высокая прочность и эластичность. Эти качества должны сохраняться на момент повышения температуры при обработке заготовки.
  2. Хорошая жидкотекучесть обеспечивает надежное соединение пластины с основанием. При производстве резцов и фрез уделяется внимание тому, что сплав должен равномерно распределяться по всей площади основания.
  3. Повышенная теплопроводность. Для того чтобы напайка прослужила долго, она не должна нагреваться во время работы. Применяемый сплав отводит часть тепла, за счет чего увеличивается срок службы режущей кромки.

После износа твердосплавных пластин есть возможность провести их замену. За счет этого основная часть инструмента при отсутствии дефектов может использоваться повторно.

Рекомендуемые разновидности припоя

Чаще всего в качестве припоя применяют следующие сплавы:

  1. Медно-никелевые, которые могут выдерживать рабочую температуру до 900 градусов Цельсия. Применяется при изготовлении инструмента, который рассчитан на повышенные нагрузки.
  2. Электролитическая медь тоже получила большое распространение. Нагрев режущей части инструмента в этом случае может доходить до температуры 700 градусов Цельсия.
  3. Латунно-никелевые составы похожи на предыдущий припой, но обходятся чуть дешевле.
  4. Латунь рассчитана на использование при средних нагрузках и нагреве режущей кромки до 600 градусов Цельсия.

Чтобы удалить окислы и снизить вероятность окисления металлов, применяется флюс, например, бура.

Характеристики инструментов с твердосплавными пластинами

Напайка твердосплавных пластин на рабочую часть инструмента — сложный производственный процесс, который существенно повышает стоимость изделия. Однако сегодня все чаще встречается именно такой вариант исполнения резцов и фрез. Это связано со следующими эксплуатационными особенностями:

  1. Нет необходимости часто затачивать режущую кромку, а ведь именно ее износ может стать причиной ухудшения качества обработки.
  2. Появление современных станков ЧПУ позволило увеличить скорость нарезки и подачу. Высокая производительность частично связана с использованием рассматриваемого типа инструментов.
  3. Обеспечивается высокая точность при нарезке. Износ инструмента требует корректировки программы обработки, чего нельзя сделать с помощью обычного резца и фрезы.
  4. Можно достигнуть более высокого качества шероховатости поверхности. Это связано с тем, что при высокой скорости обработки твердосплавные напайки не нагреваются до большой температуры, а сам материал не прилипает к обрабатываемой поверхности.

Существует несколько основных методов соединения твердосплавного наконечника с основанием:

  1. с применением газовых, пламенных и электрических печей;
  2. при помощи тока высокой частоты;
  3. с применением ацетиленокислородной горелки;
  4. контактным способом, то есть с помощью стыковых сварочных аппаратов.

Каждый из приведенных выше методов имеет свои определенные достоинства и недостатки.

В заключение отметим, главным недостатком рассматриваемого типа резцов и фрез можно назвать отсутствие возможности заточки и ремонта в производственных условиях. Выполнить качественную пайку можно, если есть специальное оборудование и припой, сами пластины изготавливаются из труднообрабатываемого материала.

Источник: https://tokar.guru/metally/splavy/tverdosplavnye-napayki-kak-provoditsya-napayka-plastin.html

Радиосхемы. – Пайка твердосплавных металлов

категория
Сварочное оборудование своими руками
материалы в категории

Для напайки твердосплавных пластин на державки токарных резцов, локальной закалки инструмента, пайки твёрдыми припоями мелких деталей используют нагрев токами высокой частоты или пламенем газовой горелки. Однако аппаратура ТВЧ громоздка и дорого стоит, она не для домашней мастерской или школьного кружка. Применить же газовую горелку по всем правилам может только сварщик высокой квалификации.

Но есть и еще один, почти забытый в наше время способ нагрева – на контактных машинах. Он наиболее приемлем в домашней, школьной, колхозной или совхозной мастерской, в техническом кружке.

Суть его в тепловом воздействии электрического тока на проводник. Выделяемое при этом количество тепла зависит от величины тока, времени его действия на проводник и электрического сопротивления последнего.

С учётом этой зависимости мы разработали аппарат, представляющий собой понижающий трансформатор, первичная обмотка которого рассчитана на-220 В, вторичная – на 2 В. Площадь поперечного сечения магнитопровода около 50 см2. Трансформатор закреплён на основании, а контактные шины вторичной обмотки – на прокладке-изоляторе.

Основание аппарата изготовлено из листовой стали толщиной 5 мм. Снизу в него ввёрнуты ножки. В основании прорезаны два окна: меньшее – для вентиляции, большее – для выхода болтов крепления контактных шин на текстолитовом изоляторе толщиной 10 мм. Отверстия по краям изолятора служат для его крепления к основанию.

Концы вторичной обмотки трансформатора заведены в отверстия зажимов и зафиксированы болтами (пазы зажимов позволяют деформировать их при затяжке и обеспечивать тем самым надёжный электрический контакт).

Трансформатор укрыт защитным кожухом и прикреплён к основанию уголками 25X25 мм. К одному из верхних уголков привинчена изоляционная колодка – для соединения проводов первичной обмотки с питающим шнуром и включателем аппарата.

Так как конструкторы-любители не часто имеют все необходимое для повторения описанной самоделки, рекомендуем начать изготовление аппарата с подбора пакета пластин трансформаторного железа (лучше Ш-образной формы), а уж затем заняться расчётом обмоток.

Предположим, что площадь поперечного сечения вашего магнитопровода (Q = аХв) равна 36,8 см2. Тогда мощность вторичной обмотки трансформатора Р2 = 36,8X36,8 = 1354,2 Вт, а первичной Р, = 1354,2/0,95 = 1425 Вт.

Сила тока I1 = 1425 Вт/220 В = 6, 48 А; I2=1354,2 Вт/2 В = 677,6А. Находим площадь поперечного сечения первичной обмотки:

S1= (6,48 А) / (2 А/мм2) = 3,24 м2.

Диаметр провода отсюда d1= (4X3,24) / 3,14 = 2 мм.

Площадь поперечного сечения вторичной обмотки S2 = (677,6 А) / (2 А/мм2) = 338,8 мм2, а диаметр провода
d2 = (4×338,8) / 3,14 =20,77 мм.

Соответственно определяем число витков:
n1 = 220000 / (222X36,8) = 270 витков,
n2 = (270X2) / 220 =2,5 витка.

Эффективность и экономичность работы аппарата во многом зависят от величины плоскости соприкосновения тела резца с контактными шинами. Количество тепла, выделяемое при прохождении электрического тока, зависит от сопротивления проводника в местах контакта.

При большой плоскости соприкосновения выделяется мало тепла при значительном расходе электроэнергии. И наоборот, при малой плоскости выделяется много тепла, что приводит к мгновенному нагреву контактирующего слоя.

Чтобы избежать оплавления металла и нарушения контакта, площадь соприкосновения подбирается опытным путём.

Аппарат контактного термонагрева

1 – защитный кожух, 2 – включатель, 3 – шнур электропитания, 4 – основание, 5 – изолятор, 6 – контактные шины, 7 – зажимы, 8 – болты зажимов, 9 – ножка (4 шт.).

При расположении тела резца на шинах, как показано на рисунке 3, очаг возникновения тепла будет располагаться в зоне А; в зоне Б визуально наблюдаемого очага тепла не возникает из-за большой поверхности соприкосновения.

Конструкция прижимного рычага

1 – стойка, 2 – рычаг, 3 – прижим.

Перед пайкой (в том числе твердосплавных пластин к державкам резцов) необходимо выполнить ряд подготовительных операций, чтобы обеспечить хорошую растекаемость припоя и смачиваемость им соединяемых деталей.

Опорную поверхность пластин шлифуют и обезжиривают. Так же готовят поверхность под пластину на теле резца: она должна быть прямолинейной, без уступов и завалов по краям.

Защита поверхностей деталей от окисления при пайке осуществляется флюсом (бурой).

Контактный участок аппарата

1 – контактные шины (красная медь),2 – прижимной рычаг, 3 – твердосплавная пластина, 4 – припой, 5 – державка резца, 6 – изолятор основания; А и Б – зоны прогрева.

Напайка происходит в такой последовательности. Державку резца располагают на шинах аппарата. Между соединяемыми поверхностями помещают пинцетом припой (обрезок листовой латуни).

Для более надёжного прижима нагреваемых деталей друг н другу и и контактным шинам служит рычаг, установленный на пластине-изоляторе.

В паз рычага вставлен упор, которым и осуществляется прижим твердосплавных пластин к державкам резцов.

При включении аппарата зона контакта быстро нагревается, металл плавится, контакт нарушается и процесс прерывается. Избежать этого можно двумя способами: работая в прерывистом режиме и плавно подавая напряжение на обмотки. В первом случае аппарат включается на 1,5-2 с, затем выключается. В момент отключения тепло передается от места контакта по телу резца, не оплавляя металл.

Плавную подачу напряжения можно обеспечить ЛАТРом. Увеличивая напряжение, добиваются того же результата, что и в первом случае: тепло волнами распространяется по державке от места контакта, обеспечивая нагрев до температуры плавления припоя. Контроль за процессом пайки осуществляется визуально.

Такие режимы дают скорость нагрева державки в пределах 80-100 град/с. Это уменьшает внутренние напряжения и предотвращает появление трещин в твердосплавных пластинах. Чтобы избежать появления трещин в паяном шве, необходимо медленное охлаждение.

Качественный паяный шов должен быть не толще 0,1 мм. Протяжённость непропаянных мест не должна превышать 10%.

При отсутствии твёрдых сплавов в качестве режущих пластин можно использовать обломки фрез, свёрл и других инструментов. Обломкам придается необходимая форма на заточном станке, или они нагреваются и отковываются до получения стержня прямоугольного сечения, который при повторном нагреве разрубается зубилом на отдельные пластины.

Наш аппарат многоцелевого назначения. Кроме изготовления резцов, его можно использовать и для локальной закалки инструмента (кернов, зубил, отвёрток и так далее).

Достаточно прикоснуться к контактным шинам той частью инструмента, которую необходимо закалить, и подержать так несколько секунд. Температуру нагрева контролируют визуально, по цвету металла.

При этом необходимо соблюдать меры предосторожности: работать в рукавицах и защитных очках на заземлённом аппарате.

А. БОБРОВНИКОВ, В. ЗИНЮК,г. Мурманск

Моделист-конструктор 1988 №7

Источник: http://radio-uchebnik.ru/shem/39-elektrosvarka/646-pajka-tverdosplavnykh-metallov

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector