Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Современное состояние и развитие технологических процессов производства режущего инструмента, армированного твердым сплавом 11
1.1. Область применения и свойства твердых сплавов для обработки резанием высокопрочных сталей, жаропрочных и титановых сплавов
1.2. Основные методы изготовления биметаллического режущего инструмента 14
1.2.1. Свойства и особенности инструмента, изготовленного методом пайки 14
1.2.2. Характеристика инструмента с механическим креплением неперетачиваемых твердосплавных пластин
1.2.3. Характеристика инструмента, изготовленного методом клеевого соединения 30
1.3. Перспективные способы изготовления биметаллического твердо сплавного режущего инструмента
1.3.1. Производство твердосплавного режущего инструмента методом диффузионной сварки 34
1.3.2. Особенности и характеристика твердосплавного инструмента, изготовленного методом контактной сварки 36
1.3.3. Характеристика инструмента, изготовленного на основе совмещения процессов горячего прессования, сварки и термообработ-
40
ки с использованием плазмо - электролитного нагрева ^и
1.4. Изготовление биметаллического режущего инструмента методами литья 43
Выводы к главе 1 51
Глава 2. Методы исследований 53
2.1. Структурная схема исследований 53
2.2. Материалы, оборудование и аппаратура, используемые для изготовления биметаллического режущего инструмента
2.3. Устройство установки для литья по выплавляемым моделям с кристаллизацией под давлением 57
2.4. Описание прибора ИОТС-21 62
2.5. Методика определения "порога окисляемости" твердосплавных пластин марки ВК8 64,
2.6. Методика определения влияния термического воздействия на фи-зико- механические свойства твердого сплава 65
2.7. Методика изготовления выплавляемых моделей и сборки модельных блоков режущего инструмента "'
2.8. Методика выбора способа защиты твердосплавных пластин от окисления при прокалке керамических форм
2.9. Методики проведения испытаний на стойкость токарных резцов, изготовленных методом ЛВМКД 71,
Глава 3. Результаты исследований 73
3.1. Определение "порога окисляемости" пластин твердого сплава марки ВК8 73
3.2. Влияние термического воздействия на физико- механические свойства твердого сплава марки ВК8 77
3.3. Выявление зависимости между плотностью, твердостью и магнитоо ной проницаемостью твердосплавных пластин в состоянии поставки...
3.4. Создание защитной среды в зоне прокалки керамической формы... 90
3.5. Компьютерное моделирование процесса затвердевания режущего инструмента с помощью программного продукта "LVMFlow" 92
по
3.5.1. Исходные данные для моделирования yj
3.5.2. Анализ теплофизических свойств стали 35Л по программе LVMFlow 95
3.5.3. Результаты моделирования "8
3.6. Физическая модель формирования биметаллического соединения стали с твердым сплавом 103
3.7. Структура переходной зоны соединения державки резца с пластиной твердого сплава марки ВК8 *^
Выводы к главе 3 113
Глава 4. Практические результаты работы 115
4.1. Разработка технологического процесса изготовления режущего инструмента методом ЛВМКД 1*5
4.2. Разработка технологического процесса изготовления биметаллического твердосплавного режущего инструмента методом литья с кристаллизацией под давлением в стопочные формы 124
4.3. Испытания механических свойств державок режущего инструмента, изготовленного методом ЛВМКД 127
4.4. Лабораторные испытания на стойкость токарных резцов, изготовленных методом ЛВМКД 129
4.5. Производственные испытания режущего инструмента, изготовленного методом ЛВМКД 132
4.5.1. Производственные испытания токарных проходных упорных резцов ГОСТ 18879-73, оснащенных пластинками твердого сплава марки ВК8 132
4.5.2. Производственные испытания торцевой фрезы диаметром 200 мм, оснащенной ножами с пластинками твердого сплава марки ВК8, изготовленных методом ЛВМКД 134
4.6. Технико - экономические показатели производства режущего ин струмента методом ЛВМКД
Выводы к главе 4 139
Основные результаты работы 140
Список литературы
- Основные методы изготовления биметаллического режущего инструмента
- Устройство установки для литья по выплавляемым моделям с кристаллизацией под давлением
- Влияние термического воздействия на физико- механические свойства твердого сплава марки ВК8
- Испытания механических свойств державок режущего инструмента, изготовленного методом ЛВМКД
Введение к работе
Актуальность темы. Все более возрастающий объем использования высокопрочных материалов в современной технике предъявляет повышенные требования к износостойкости и эксплуатационной прочности биметаллического твердосплавного режущего инструмента. С другой стороны в условиях все возрастающей потребности в металлорежущем инструменте экономия вольфрамосодержащих сплавов является стратегически важной задачей.
Работоспособность твердосплавного режущего инструмента зависит не только от механических свойств твердого сплава, но и от того, насколько точно режущая пластина подогнана к своему посадочному месту, насколько прочно она закреплена. Повышение работоспособности инструмента требует решения конструкторско-технологических проблем соединения режущей части с корпусом, то есть с державкой инструмента, изготовленной из конструкционной стали. Крепление режущей части с корпусом инструмента методом литья с кристаллизацией под давлением является перспективным направлением, так как, при достаточно высокой прочности, процесс соединения твердосплавной пластины совмещен с изготовлением корпуса инструмента.
Цель и задачи исследования. Разработать технологический процесс изготовления биметаллического режущего инструмента методом литья по выплавляемым моделям с кристаллизацией под давлением, обеспечивающий повышенные эксплуатационные свойства.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
- исследовать влияние термического воздействия в процессе изготовления режущего инструмента на физико-механические свойства твердого сплава марки ВК8;
найти способ защиты твердосплавных пластин от окисления в процессе прокалки керамических оболочковых форм;
предложить физическую модель взаимодействия жидкой стали с твердым сплавом под действием давления;
исследовать структуру переходной зоны сталь - твердый сплав;
оценить технологическую стойкость твердосплавного инструмента, изготовленного литьем с кристаллизацией под давлением.
Научная новизна работы состоит в следующем:
получены зависимости изменения физико-механических свойств твердого сплава: изменения массы, твердости и магнитной проницаемости от температуры нагрева и выдержки в печи в атмосфере воздуха; определен порог его окисляемости, который принят в качестве технологического параметра нагрева форм перед заливкой;
экспериментально определено количество древесно-угольного карбюризатора в зависимости от объема воздуха в закрытом контейнере, предохраняющее твердый сплав от окисления;
установлены закономерности формирования прочного биметаллического соединения сталь — твердый сплав в зависимости от начальной температуры форм, температуры заливки стали, давления на расплав при кристаллизации отливки и продолжительности охлаждения отливки в форме до температуры 700 С, что подтверждается металлографическими исследованиями переходной зоны и испытаниями эксплуатационных свойств режущего инструмента:
начальная температура твердого сплава в форме 500 С;
начальная температура заливки стали 1510-1550 С;
продолжительность охлаждения отливки в форме до 700 С в течение трех часов.
Достоверность результатов исследований подтверждается сравнением их с известными аналогами и тем, что изготовление и испытания инструмента производились с использованием аттестованного оборудования и приборов.
Практическая ценность:
разработан технологический процесс изготовления биметаллического режущего инструмента методом литья по выплавляемым моделям с кристаллизацией под давлением, обеспечивающий повышенные эксплуатационные свойства;
предложен новый способ защиты пластин твердого сплава при прокалке керамических форм;
предложен новый способ изготовления режущего инструмента методом литья с кристаллизацией под давлением в стопочные формы;
разработана в полном объеме конструкторско-технологическая документация на изготовление биметаллического твердосплавного режущего инструмента литьем с кристаллизацией под давлением и в стопочные формы.
На защиту выносятся: результаты экспериментальных исследований процессов изготовления и технологические свойства биметаллического твердосплавного режущего инструмента, изготовленного методом литья по выплавляемым моделям с кристаллизацией под давлением, а именно:
- способ защиты от окисления твердого сплава при прокалке керамиче
ских форм;
полученные зависимости физико-механических свойств твердого сплава от температуры нагрева атмосферы воздуха;
параметры тепловых условий формирования прочного соединения стали с твердым сплавом при литье по выплавляемым моделям с кристаллизацией под давлением;
физическая модель взаимодействия жидкой стали с твердым сплавом под влиянием давления;
технологический процесс изготовления биметаллического режущего инструмента литьем по выплавляемым моделям;
технологический процесс изготовления биметаллического режущего инструмента литьем в стопочные формы;
технологические свойства литого биметаллического режущего инструмента.
Личный вклад автора.
Автор внес определяющий вклад в постановку, обоснование методов исследований и основных идей и выводов, изложенных в работе.
Лично им написаны заявки на изобретения и публикации.
Автор принимал непосредственное участие в создании и внедрении в производство опытно-промышленной установки для литья с кристаллизацией под давлением, в проведении экспериментов и обработке результатов исследования.
Результаты исследований, представленные в диссертации, принадлежат автору и выполнены на основе личного научного творчества.
Апробация работы. Основные положения и результаты работы докладывались и обсуждались на:
научных семинарах кафедры "Технология транспортного машиностроения и эксплуатация машин" СГУПС и кафедры "Литейное производство" ГУЦМиЗ в 2003-2004 г.;
Всероссийской научно-технической конференции "Технологии, оборудование и производство инструмента для машиностроения и строительства" (г. Новосибирск, 1999 г.);
- XXIV Российской школе по проблемам науки и технологий, посвя
щенной 80-летию со дня рождения академика В.П. Макеева (г. Миасс, 2004
г.);
- международной конференции "Новые перспективные материалы и
технологии их получения" (г. Волгоград, 2004 г.).
Публикации. По материалам исследования опубликовано 8 работ, в том числе 2 патента РФ.
Основные методы изготовления биметаллического режущего инструмента
Сущность технологического процесса пайки твердосплавного инструмента состоит в том, что с помощью припоя соединяются в одно целое твердосплавная пластина со стальным корпусом инструмента, при этом соединяемые материалы имеют существенные различия по химическому составу и физико-механическим свойствам. Вследствие этого надежность паяного соединения во многом связана с подбором материалов, предназначенных для изготовления изделия.
Исходя из эксплуатационных условий, к корпусу инструмента и его режущей части предъявляются разные требования.
Корпус инструмента должен обладать высокой прочностью для передачи усилия от привода станка к режущей кромке.
К режущей части, выполненной из твердого сплава, предъявляются требования высокой износостойкости в условиях разнообразных силовых, тепловых и циклических нагрузок.
Паяный шов должен обеспечивать прочное соединение рабочей части с корпусом инструмента.
Корпус твердосплавного инструмента изготавливается из стали. Физико-механические свойства корпуса задаются его конструкцией, выбором марки стали, технологией пайки, термической обработкой и условиями работы инструмента. Марки сталей и их термическая обработка регламентируются ГОСТ 4543-71. Основные марки сталей, используемых в производстве, и их свойства приведены в таблице 1.2, [6]. Пайка остается одним из основных технологических средств крепления твердого сплава к корпусу инструмента. Это объясняется простотой конструкции паяного инструмента, простотой техпроцесса пайки и высокой производительностью, однако, в паяных соединениях образуются значительные остаточные паяльные напряжения (ОПН) [21,22].
Анализ значений механических характеристик разных марок твердых сплавов и сталей, приведенных в таблицах 1.1 и 1.2, свидетельствуют о том, что коэффициент линейного расширения (КЛР) сталей в 2-2,5 раза превосходит КЛР твердых сплавов. Различия между КЛР твердых сплавов и сталей создают предпосылки для возникновения в них ОПН, которые способствуют появлению трещин и разрушению твердого сплава или паяного соединения не только при эксплуатации, но и при изготовлении инструмента. По данным Н.А. Клочко [20] в среднем 40-50% металлорежущего инструмента, изготовленного в соответствии с существующими стандартами, теряется непроизводительно из-за поломок изделий из твердого сплава. Из них 10-15% инструмента идет в брак уже при его изготовлении из-за образования трещин в твердом сплаве. Поэтому изучению напряжений, возникающих при пайке твердого сплава со сталью, уделяется большое внимание как отечественных, так и зарубежных исследователей.
Так, еще в 1952 году С. Бальхаузен и Г. Фиерегге опубликовали работу, в которой сделали попытку рассчитать напряжения, возникающие в твердом сплаве при пайке со сталью, на основе их физико-механических свойств [20]. Т- температура солидуса припоя; Т0 - комнатная температура; ІсиІт- момент инерции стали и твердосплавного образца. Последующие исследования описаны в ряде работ [20,23-26,27-29], где отмечается, что характер и величина ОПН определяются составом и свойствами материалов, используемых при пайке, конструкцией инструмента, технологией пайки и скоростью охлаждения инструмента после пайки.
Одним из важнейших факторов подготовки технологического процесса пайки является правильный выбор марки припоя в зависимости от величины и вида эксплуатационных нагрузок на инструмент, размеров и формы режущих элементов, марки твердого сплава, способа пайки, допустимой температуры нагрева твердого сплава и стали корпуса.
По данным [26,28] лучшее качество соединения при пайке твердосплавного инструмента обеспечивает припой марки ПСр 44. Однако, в отечественной практике серебряные припои при производстве режущего инструмента находят крайне ограниченное применение вследствие дефицита серебра.
Чистая медь образует соединения твердого сплава и стали прочностью на срез тср=220-240 МПа. Однако, исследования и производственные испытания показали, что для твердосплавного инструмента медь не пригодна вследствие высокой температуры пайки (1130-1150 С), что снижает режущие свойства твердых сплавов и прочность стального корпуса. Кроме того, медь активно растворяет железо и кобальт, а это приводит при кристаллизации шва к образованию пор в твердом сплаве на границе с припоем и снижает надежность инструмента при циклических нагрузках [26]. Применение в инструментальном производстве в качестве припоев неспециализированных ла-туней типа Л63 также не обеспечивает высокого качества инструмента. Паяные этими латунями соединения имеют низкие физико-механические свойства, особенно при повышенных температурах и эксплуатационных нагрузках, в результате чего возникают поломки инструмента.
В отечественной и мировой практике для разработки специальных инструментальных припоев на основе меди используются системы медь-цинк (Cu-Zn), медь-марганец (Cu-Mn), медь-олово (Cu-Sn). Наиболее распространенной и изученной является система Cu-Zn.
Современные инструментальные припои относятся к группе высокотемпературных (Тпл 600 С), производятся и применяются в виде полосы и листа, порошка, стружки, слитков. Припои в виде полосы и листа выпускаются одно- и многослойными, порошковые - чаще бывают композиционными. Припои в слитках применяются при пайке погружением инструмента в их расплавы.
ВНИИТСом и ВНИИинструментом разработан отраслевой стандарт ОСТ48-184-81 "Припои для пайки твердосплавного металлорежущего инструмента". Этот стандарт распространяется на припои на медной основе, используемые для пайки твердых спеченных сплавов при изготовлении металлорежущего инструмента.
Устройство установки для литья по выплавляемым моделям с кристаллизацией под давлением
Реверсирование гидроцилиндра осуществляется при помощи электрораспределителя, а регулировка скорости хода при подъеме штока осуществляется с помощью регулятора потока. Для оперативного регулирования давления в напорной сети введена дополнительная цепь из дросселя (регулятор потока) и двухпозиционного электрораспределителя. Измерение давления в напорной сети и сети слива производится с помощью манометров, которые включаются в работу золотником вручную. Установка имеет две регулировки давления в системе гидроснабжения -ступенчатую и плавную.
Ступенчатая регулировка давления в гидросистеме осуществляется с помощью винтов предохранительного клапана с переливным золотником в напорной сети и напорного золотника в сети слива.
Плавная регулировка давления - увеличение или уменьшение скорости хода штока гидроцилиндра, осуществляется с помощью регулятора потока с обратным клапаном. При повороте указателя по часовой стрелке скорость штока гидроцилиндра увеличивается и наоборот. Плавная регулировка осуществляется во время работы установки согласно требованиям техпроцесса.
Установка для литья по выплавляемым моделям с кристаллизацией под давлением совместно с камерной печью для разогрева опок и металлоприем-ника представляет собой единый комплекс. Поэтому размещение его (комплекса) на месте эксплуатации производится согласно разработанному техпроцессу.
На рисунке 2.3 показан общий вид установки ЛВМКД. Установка представляет собой заливочный модуль, имеющий открытый доступ с трех сторон. Это позволяет при соответствующей модернизации использовать ее в конвейерных и роторных линиях с применением автоматики при подаче контейнеров и металлоприемников с пуансонами к месту заливки. В настоящее время подача контейнеров с КФ на установку, а также транспортировка их на участок выбивки осуществляется с помощью кран-балки, а постановка металлоприемников и пуансонов производится вручную. Процесс ЛВМКД включает в себя комплекс технологических операций, для выполнения которых изготовлены: контейнеры для формовки керамических форм, металлоприемники, пуансоны, шаблоны для облицовки металлоприемников и пуансонов по чертежам технологического оснащения.
Корпус контейнера имеет цилиндрическую форму. Изготавливается из листовой стали. Диаметр и высота корпуса принимаются в зависимости от габаритов КФ. При этом наружный диаметр горловины контейнера должен быть равен внутреннему диаметру облицовки металлоприемника. Данное условие обязательное, как исключающее выбросы расплава металла при заливке. Дно корпуса имеет проушины, с помощью которых контейнер крепится к верхнему столу установки. Корпус имеет рукоятки для захвата при транспортировке.
Металлоприемник представляет собой цилиндрический стакан, корпус которого выполнен из листового металла. Внутренняя полость корпуса облицована песчано - жидкостекольной смесью. Объем полости металлопри-емника определяется расчетным путем, и геометрические размеры ее (полости) задаются исходя из проведенного расчета, что позволяет исключить недоливы, формировать величину прессостатка независимо от габаритов отливки, а также уменьшить тепловые потери путем принятия оптимальных значений размеров диаметра и высоты.
Пуансон представляет собой стальной диск, имеющий отверстие для пропуска расплавленного металла в момент выдавливания его из металло-приемника в форму. Наружный диаметр пуансона равен внутреннему диа метру облицовки металлоприемника. Обод пуансона имеет скос для захода в полость металлоприемника под действием давления и паз для захвата и обеспечения удобства при транспортировке. Плоскость пуансона, контакти рующая с расплавленным металлом, и центральное отверстие облицованы песчано - жидкостекольной смесью. Они имеют специальные пазы для удержания облицовывающей смеси во время работы. Ф Рабочий процесс установки ЛВМКД включает в себя следующий цикл операций: - размещение контейнера с КФ и металлоприемника на установке; - заливка расплава стали в метал л опри емник; - заполнение КФ и кристаллизация стали под давлением; - отделение металлоприемника от контейнера; - удаление контейнера с залитой формой и металлоприемника с нижнего стола установки.
Влияние термического воздействия на физико- механические свойства твердого сплава марки ВК8
Для проведения работы взято десять пластин твердого сплава ВК8, формы 1031. Поверхность пластин очищалась от окислов шлифовкой на плоско-шлифовальном станке. После зачистки пластинка взвешивалась с точностью до пятого знака в граммах. Затем производился замер твердости и магнитной проницаемости пластин. При замере твердости производилось не менее трех наколов алмазной пирамидкой под нагрузкой 150 кг в разных местах пластины. Твердость принималась как среднеарифметическая величина от трех показаний прибора.
Замер магнитной проницаемости производился на всех шести каналах магнитометра. Однако, в расчет приняты показания со 2-го по 6-й каналы. Значения показания первого канала не учитывали. Измерения принимались в значениях выходного сигнала датчика по току в juA.
Нагрев с последующим охлаждением пластин производился по методике, изложенной в пункте 2.5. Температура нагрева для каждой пластины определялась отдельно. После охлаждения пластины снова взвешивали с точностью до пятого знака и проводили визуальный контроль. При обнаружении следов окислов поверхность пластин (после взвешивания) подвергалась зачистке наждачной бумагой на поворотном столе до полного их удаления. Затем вновь производился замер твердости и магнитной проницаемости. Ре зультаты измерений массы, твердости и магнитной проницаемости пластин до и после нагрева приведены в таблицах 3.2, 3.3, 3.4, 3.5 и 3.6.
График изменения твердости пластин в зависимости от температуры нагрева показан на рисунке 3.4. На графике нейтральная линия, отмеченная - 0, обозначает твердость пластин в состоянии поставки.
Магнитная проницаемость является весьма чувствительной характеристикой свойств твердого сплава. Однако, до настоящего времени не найдена связь между стойкостью твердого сплава и величиной pi, как в исходном состоянии, так и после термообработки. В нашем случае сделана попытка проследить за изменением свойств твердого сплава и магнитной проницаемости в состоянии поставки, и после воздействия высоких температур.
На рисунках 3.5, 3.6 представлены графики изменения магнитной проницаемости в состоянии поставки и после термического воздействия на твердосплавную пластину. Для анализа приняты кривые, полученные на каналах 2,3,4 прибора ИОТС-21, как наиболее удобные для исследования, так как последующие каналы 4,5,6 дают большой разброс показаний.
При сравнении кривых показаний прибора магнитной проницаемости пластины твердого сплава в состоянии поставки (кривая -1) и после нагрева ее до температуры 500 С (кривая -2) замечено увеличение // после термического воздействия. Средняя величина прироста // по трем каналам прибора составила:
При сравнении данных до и после нагрева пластины до 600 С (рисунок 3.5, 3.6) разница Ацср= 6 цА. Увеличивается также Ат= 0,0086 г, а твердость пластины после нагрева, в сравнении с твердостью в состоянии поставки, снизилась на единицу. Рост магнитной проницаемости наблюдается лишь до температуры нагрева 600 С. Уже в интервале температур от 600 С до 650 С начинается снижение ее в сравнении с ц пластины в состоянии поставки. В таблице 3.7 приведены значения приращения магнитной проницаемости в зависимости от температуры нагрева твердосплавной пластины. На рисунке 3.7 приводится график изменения приращения магнитной проницаемости в зависимости от температуры нагрева. Нулевой линией отмечено среднее значение магнитной проницаемости в состоянии поставки. А/"Ф=А, -Мп, (3.2) где /in - средняя магнитная проницаемость пластин после нагрева; jun - средняя магнитная проницаемость в состоянии поставки.
Анализ кривых построенных графиков позволяет сделать следующие выводы: - при термическом воздействии потеря массы твердосплавных пластин марки ВК8 в интервале температур до 750 С незначительна - до 0,1 г, наибольшая потеря массы - до 1 г начинается при температуре 800 С; - снижение твердости пластин твердого сплава ВК8 начинается в интервале температур 500-600 С, с увеличением температуры нагрева снижение твердости увеличивается; - снижение величины магнитной проницаемости пластин ВК8 начинается в интервале температур 600-650 С, максимальное ее снижение наблюдается при температуре 800 С, что совпадает с выводами работы [18].
Для проведения эксперимента взято тридцать две пластины согласно методике, описанной в пункте 2.6, после зачистки поверхности пластин от окислов определялась твердость и магнитная проницаемость. Твердость пластин принималась как среднеарифметическая величина от трех наколов твердомера. Замер магнитной проницаемости производился на четвертом канале магнитометра ИОТС-21. После чего определялась плотность пластин методом гидростатического взвешивания.
Результаты измерений сведены в таблицу 3.8. Анализ полученных данных показал, что в исследованных пределах установить зависимость между указанными параметрами не представляется возможным, так как одну и ту же твердость имеют пластины с разной плотностью. В нашем примере, твердость, равную 87HRC, имеют пластины под № 1,3,21, имеющие разные плотности. Твердость, равную 90HRC, имеют пластины №7,8,12,16,18,23,29, плотность которых существенно отличается друг от друга.
Испытания механических свойств державок режущего инструмента, изготовленного методом ЛВМКД
На рисунке 4.1 представлена технологическая схема изготовления биметаллического твердосплавного режущего инструмента методом ЛВМКД [105], состоящая из следующих самостоятельных процессов: - изготовление модельных блоков; - изготовление керамических форм (КФ); - плавка стали в индукционной печи и заливка КФ расплавом стали; - подготовка режущего инструмента к работе.
Процесс изготовления модельных блоков состоит из операций производства моделей державок инструмента, зачистки и напайки пластин на модели державок инструмента, изготовления моделей стояков и монтажа модельных блоков.
Модели державок инструмента получали запрессовкой модельной массы в прессформы при температуре /3=56-58 С и давлении Р=0,5 МПа.
Твердосплавные пластинки, прошедшие предварительный отбор по твердости согласно методике, перед напайкой подвергались зачистке от окислов по контактным поверхностям алмазным кругом.
Напайку пластин на державки проводили в следующей последовательности:
1. Пластинку аккуратно укладывали в гнездо державки таким образом, чтобы конфигурация ее совпала с конфигурацией гнезда. Гнездо формируется на модели державки в процессе запрессовки модельной массы в пресс-форму.
2. Установленную в гнездо пластинку подогревали специальным паяльником, разогретым до 90 С, до расплавления поверхностного слоя гнезда державки. Затем паяльник убирали. Расплавленная композиция обволакивала пластинку по контактным поверхностям, и после затвердевания припаивала пластинку к державке.
3. Завершающей операцией изготовления модели инструмента является выполнение технологических подсечек. Технологические подсечки - неотъемлемая операция, которая выполняется с целью последующего удержания твердосплавных пластин в керамической оболочке. При изготовлении КФ, когда на модельный блок наносится первый слой суспензии, жидкая фракция заполняет полости подсечек и при затвердевании образует опоры, при помощи которых твердосплавная пластинка удерживается в полости КФ после выплавления из нее модельной композиции.
Готовые модели собирали в модельный блок. Модельный блок состоит из стояка, который изготавливается по технологии аналогичной изготовлению моделей. На стояк равномерно с двух сторон напаивали шестнадцать моделей инструмента, как показано на рисунке 2.6.
Между стояком и моделями инструмента находятся питатели, при помощи которых модели удерживаются на стояке. Сечение питателей принимали в зависимости от типа инструмента таким, чтобы обеспечить заполнение полости формы расплавом стали. Длину питателя принимали такой, чтобы, с одной стороны, обеспечить свободный доступ отрезного круга при отделении готового инструмента от металлического стояка, а, с другой стороны, длина питателя принималась минимальной в целях сохранения равномерности охлаждения металлического блока и максимального продления времени диффузии между твердым сплавом и сталью державки. Модели инструмента напаивали на стояк таким образом, чтобы в момент заполнения КФ расплавом металла пластина твердого сплава находилась внизу, в полости державки, чтобы жидкий металл придавливал ее к поверхности КФ и не давал ей сорваться с зафиксированного положения.
Последующие заливки, показали, что металлический блок охлаждается неравномерно. Крайние точки блока охлаждаются значительно быстрее стояка, что снижает время активного диффузионного процесса и отрицательно сказывается на прочности соединения сталь - твердый сплав.
Для сохранения тепла и увеличения времени активной диффузии увеличили сечение стояка. Монтаж модельного блока по схеме, показанной на рисунке 4.2, позволяет сохранять тепло в блоке в течение продолжительного времени, способствует равномерному остыванию блока и увеличивает время интенсивной диффузии, что позволяет получать достаточно стабильные результаты.
Изготовление КФ производили методом последовательного нанесения семи слоев суспензии с покрытием обсыпочным материалом в кипящем слое пескосыпа.
Нанесение каждого слоя чередовали с сушкой. Обсыпку первого и второго слоя производили электрокорундом зернистостью 16-20. Последующие три слоя - электрокорундом зернистостью 40-60. Предпоследний шестой слой снова обсыпали мелкозернистым электрокорундом. Последний, седьмой, упрочняющий слой наносили только суспензией без обсыпки. После окончательной просушки модельный блок с нанесенной керамикой отправляли на выплавку модельной массы. Полученную после выплавки КФ, оснащенную пластинками твердого сплава, готовили к прокалке. При подготовке КФ к прокалке, укладку ее в опоку производили согласно разработанной методике. Толщина песчаного слоя, на который укладывали КФ, 40-50 мм. Под слой песка укладывали на дно контейнера дозу древесно-угольного карбюризатора 10-12 г.
