Вестник Поволжского государственного технологического университета. Серия «Материалы. Конструкции. Технологии»
Особенности пайки твердосплавных пластин
Опубликована: 2023-11-20
Выпуск
Раздел
МАТЕРИАЛЫ
  • О. Н. Стародубцева Поволжский государственный технологический университет (г. Йошкар-Ола)
  • И. С. Патерюхин Поволжский государственный технологический университет (г. Йошкар-Ола)
  • Р. А. Лежнин Поволжский государственный технологический университет (г. Йошкар-Ола)
  • О. И. Разинская Поволжский государственный технологический университет (г. Йошкар-Ола)
  • О. С. Зверева Поволжский государственный технологический университет (г. Йошкар-Ола)
  • С. Я. Алибеков Поволжский государственный технологический университет (г. Йошкар-Ола)

Аннотация

Статья посвящена процессу пайки твердосплавных пластин к стальным державкам. Рассмотрены вопросы образования значительных остаточных напряжений на спаянных соединениях. Указаны способы снижения напряжений, приводящих к образованию дефектов в паяных соединениях, способных приводить к разрушению твердых сплавов или паяных соединений. Приведены основные причины образования трещин и напряжений как в твердосплавных пластинах, так и в паяном соединении. Эти трещины и напряжения сохраняются в готовом составном инструменте. Показано, что коэффициенты теплового насыщения сплавов ВК и стали 45 близки друг к другу. Поэтому при сварке сплавов ВК к стали 45 термические напряжения возникают меньше, чем при пайке твердосплавных пластин из сплавов ТК.
Указаны коэффициенты термического расширения сталей и сплавов ВК. Отмечена важность электропроводимости паяемых материалов, так как электропроводность сталей, применяемых для изготовления державки, выше, чем у твердосплавных пластин. Указаны теплофизические свойства твердосплавных пластин и сплавов, показана зависимость свойств твердых сплавов от содержания в них кобальта, а также толщины пластин, зависимость образования трещин от температуры нагрева. Показана необходимость выбора припоя с подходящей температурой плавления и жидкотекучестью.
Для изготовления деревообрабатывающих твердосплавных составных инструментов лучше использовать пластины из группы ВК. Показан механизм образования внутренних напряжений в паяном соединении. Приведены формулы расчета величины возникающих напряжений после пайки и минимальной температуры нагрева твердосплавной пластины. Указаны структурные превращения, происходящие в твердосплавных пластинах и стальных державках при получении паяных соединений. Описаны экспериментальные исследования по оценке трещиноустойчивости твердого сплава. Трещиностойкость зависит от технологических параметров обработки, а также толщины применяемых твердосплавных пластин и содержания в них кобальта. Показано, что при одинаковых условиях пайки и эксплуатации твердосплавные пластины из группы ВК более надежны, чем твердосплавные пластины из группы ТК.

Биографии авторов

О. Н. Стародубцева, Поволжский государственный технологический университет (г. Йошкар-Ола)

аспирант кафедры машиностроения и материаловедения, Поволжский государственный технологический университет, г. Йошкар-Ола. Область научных интересов – механические свойства металлов и сплавов, строение, состав, технология обработки. Автор 10 научных публикаций.

И. С. Патерюхин, Поволжский государственный технологический университет (г. Йошкар-Ола)

аспирант кафедры машиностроения и материаловедения, Поволжский государственный технологический университет, г. Йошкар-Ола. Область научных интересов – технические науки (машиностроение), механическая обработка материалов. Автор 13 научных публикаций.

Р. А. Лежнин, Поволжский государственный технологический университет (г. Йошкар-Ола)

аспирант кафедры машиностроения и материаловедения, Поволжский государственный технологический университет. Область научных интересов – материаловедение, инструментальное производство, пайка ТВЧ. Автор 11 научных публикаций.

О. И. Разинская, Поволжский государственный технологический университет (г. Йошкар-Ола)

кандидат технических наук, доцент кафедры машиностроения и материаловедения, Поволжский государственный технологический университет, г. Йошкар-Ола. Область научных интересов – материаловедение, машиностроение, технологические процессы, термообработка, порошковые материалы, цветные сплавы. Автор 27 научных публикаций.

О. С. Зверева, Поволжский государственный технологический университет (г. Йошкар-Ола)

кандидат технических наук, доцент кафедры машиностроения и материаловедения, Поволжский государственный технологический университет, г. Йошкар-Ола. Область научных интересов – нанокристаллические материалы, композиционные материалы. Автор 29 научных публикаций.

С. Я. Алибеков, Поволжский государственный технологический университет (г. Йошкар-Ола)

доктор технических наук, профессор кафедры машиностроения и материаловедения, Поволжский государственный технологический университет, г. Йошкар-Ола. Область научных интересов – материаловедение, химическая технология, очистка воды, технология изготовления изделий из черных и цветных металлов, очистка и реставрация. Автор более 300 научных публикаций.

Литература

1. Коняшин, Е. А. Левашов, А. А. Зайцев. 3-е изд., доп. и перераб. М.: Изд. дом МИСиС, 2019. 398 с.
2. Konyashin I. Cemented Carbides for Mining, Construction and Wear Parts. Comprehensive Hard Materials. Lditor-in-Cruet V. Sarin. lilscvier Science and Technology, 2014. Рр. 425–451.
3. Якунин Н. К. Подготовка круглых пил к работе. 2-е изд., перераб. и доп. М.: Экология, 1991. 288 с.
4. Лашко С. В., Врублевский Е. И. Технология пайки изделий в машиностроении: справочник проектировщика. M.: Машиностроение, 1993. 464 c.
5. Петрунин И. Е. Физико-химические процессы при пайке. М.: Высшая школа, 1972. 280 с.
6. Свиридов Л. Т., Ивановский А. В., Ивановский В. П. Технология изготовления и подготовки к работе дереворежущих инструментов, оснащенных твердым сплавом // Лесотехнический журнал. 2011. № 3. С. 106–113.
7. Development of carbonaceous tin-based solder composite achieving unprecedented joint performance / S. Hawi, M. Gharavin, S. Burda, S. Goes, T. Lotfian, Khaleque & H. Yazdani Nezhad // Emergent Materials. 2021. Vol. 4. Pр. 1679–1696.
8. Винилов И. З. Паяльные работы. М.: Высшая школа, 1966. 176 с.