Способ изготовления биметаллического пильного диска с твердосплавными пластинами на зубьях

Изобретение относится к области производства режущего инструмента для высокоскоростных пил горячей и холодной резки проката. При изготовлении пильного диска 1 осуществляют соединение твердосплавной пластины с зубом путем контактно-реактивной пайки с использованием пластинки припоя, образующего легкоплавкую эвтектику с металлом зуба при нагреве в процессе пайки. Твердосплавную пластину 2 прижимают струбциной 5 к зубу через пластинку 3 припоя из Со или сплава Pt-B. Используют струбцину из материала, имеющего коэффициент линейного расширения ниже, чем коэффициент линейного расширения материала зуба, при этом обеспечивают дополнительный прижим с выдавливанием избыточной жидкой фазы и образованием паяного шва оптимальной толщины. Последующий диффузионный отжиг обеспечивает упрочнение шва и повышение температуры вторичного расплавления зоны сплавления. Техническим результатом изобретения является повышение стойкости пильных дисков при резке горячего проката, улучшение качества торца проката. 1 з.п. ф-лы, 8 ил.

 

Настоящее изобретение относится к области производства режущего инструмента для высокоскоростных пил горячей и холодной резки проката.

В настоящее время известны следующие способы установки твердосплавных (композитных) пластин на зубьях пильных дисков:

- механическое крепление с помощью винтов или за счет сил трения (см., например, Справочник под ред. В.И. Баранчикова «Прогрессивные режущие инструменты и режимы резания металлов». М., Машиностроение. 1990),

- соединение пайкой (см., например, С.В. Лашко, Н.Ф. Лашко «Пайка металлов». М., 1988; С.Н. Лоцманов «Справочник по пайке», М., Машиностроение. 1975, стр. 52).

Наиболее близким аналогом является известный способ получения биметаллических пильных дисков, в котором соединение композитной пластины холодного прессования происходит ударным прессованием (патент РФ 2150353, опубл. 10.06.2000 г.).

Недостатками механического крепления являются дополнительный объем механической обработки диска, более сложная форма пластины из-за отверстий для крепления, необходимость крепежных деталей, невозможность изготовить тонкие диски (менее 5 мм).

Недостатками крепления за счет трения и традиционной пайки являются недостаточная механическая прочность соединения при высоких окружных скоростях (порядка 100 м/с) и высоких температурах разрезаемого горячего металла (800…1200°С).

Недостатками ударной напрессовки (патент РФ 2150353) композитных пластин на зубья пильных дисков являются:

1. Недостаточная компактность (плотность композита) и не высокий уровень механических свойств напрессованной пластины. Для получения композитной пластины с требуемыми свойствами ее необходимо спекать в вакууме (в защитной атмосфере) при определенной температуре и давлении прессования.

2. Не стабильная прочность соединения пластины с зубом диска, вызываемая частичным окислением зоны соединения, попаданием флюса в пористую структуру композита.

Задачей данного изобретения является создание способа получения пильных дисков с пластинами твердого сплава (композита) на зубьях, пригодного для высокоскоростного резания горячего проката (с высокой прочностью соединения твердосплавных пластин с зубьями при температурах до 1200°С).

Технический результат при применении данного способа заключается в повышении стойкости пильных дисков, улучшении качества торца проката, расширении ассортимента трудноразрезаемых сталей и сплавов.

Для решения этой задачи предлагается способ изготовления пильного диска, включающий соединение твердосплавной пластины с зубом пильного диска, отличающийся тем, что соединение твердосплавной пластины с зубом осуществляют путем контактно-реактивной пайки с использованием пластинки припоя, образующего легкоплавкую эвтектику с металлом зуба при нагреве в процессе пайки, при этом твердосплавную пластину прижимают к зубу через пластинку припоя струбциной, изготовленной из материала, имеющего коэффициент линейного расширения ниже, чем коэффициент линейного расширения материала зуба, и обеспечивают дополнительный их прижим с выдавливанием избыточной жидкой фазы и образованием паяного шва оптимальной толщины при температуре реакции ниже температур плавления соединяемых деталей. В качестве припоя может быть применена пластинка из Со (кобальта) или сплава Pt-B.

Контактно-реактивной пайкой называется контактно-реактивное плавление соединяемых металлов, сплавов, промежуточных покрытий или прокладок с образованием эвтектики (металлургический процесс образования и плавления низкотемпературного соединения эвтектического состава). Причем температура плавления эвтектики ниже температур плавления соединяемых металлов, композитов, т.к. в зонах контакта поверхностей происходит активизирование атомов контактируемых фаз и фазовый переход первого рода (образование жидкой эвтектической фазы, фиг. 2, 4, 5, 6, 7).

Твердосплавная пластина 2 (фиг. 1), с основой из карбида вольфрама - WC (фиг. 3), накладывается на переднюю поверхность зуба через тонкую пластинку припоя 3 (фиг. 1):

- первый вариант - через тонкую пластинку из кобальта (Со);

- второй вариант - через тонкую пластинку из сплава Pt-B.

Для создания постоянного давления набор пластин прижимается к зубу струбциной 5 (показана на фиг. 1 схематично), изготовленной в первом варианте из вольфрама, а во втором варианте из молибдена.

При нагревании зуба с пластинами с помощью индуктора 4 (фиг. 1) будет происходить дополнительное поджимание поверхностей пластин, т.к. коэффициент линейного расширения α струбцины меньше (примерно в два раза) коэффициента линейного расширения α зуба. При достижении температуры плавления образующейся (при контактировании поверхностей пластин) эвтектики в первом варианте - 1280°С (фиг. 2), а во втором - 860°С (фиг. 6) избыточная жидкая фаза будет выдавливаться, сплавленный шов образует минимальную толщину.

При дальнейшей выдержке при данных температурах произойдет упрочнение шва и повышение температуры вторичного расплавления (за счет диффузии в основной металл легирующих элементов и образования стойких боридов во втором варианте, фиг. 4, 5, 6, 7).

Полученный данным способом диск можно многократно перетачивать.

Конкретный пример осуществления способа.

Для пильного диска диаметром 2000 мм и толщиной 10 мм из стали 60Г (фиг. 8) изготавливаются (методом спекания в вакууме) твердосплавные пластины размером 5×10×10 мм, марки ВК3-ВК8 (где 97-92% карбида вольфрама, остальное кобальт). Пластина прижимается к передней поверхности зуба через пластинку аналогичного размера из кобальта или сплава Pt-B, струбциной из вольфрама или молибдена. Нагревается токами высокой частоты до температуры плавления образующейся эвтектики (1280°С, 860°С). Делается непродолжительная выдержка (1-5 мин) для диффузионного упрочнения шва, после чего индуктор выключается. Металлографическое исследование переходной зоны шва показало структурный плавный переход металлов и отсутствие резкой границы между деталями. В результате образуется прочный композитный зуб, способный работать при высоких температурах (температурах разрезаемого горячего проката и выше до 1200°С) и высоких скоростях вращения диска. Предлагаемое изобретение иллюстрируется чертежами.

На чертеже (фиг. 1) схематично показан процесс контактно-реактивного приплавления твердосплавной пластины на зуб. Нагрев зуба и пластин производится индуктором 4. Твердосплавная пластина 2 и пластинка 3 из Со или сплава Pt-B прижимается к зубу 1 усилием F с помощью струбцины 5.

На фиг. 2 изображена диаграмма равновесного состояния Со-WC.

На фиг. 3 изображена диаграмма равновесного состояния W-С.

На фиг. 4 изображена диаграмма равновесного состояния Со-В.

На фиг. 5 изображена диаграмма равновесного состояния Fe-В.

На фиг. 6 изображена диаграмма равновесного состояния Pt-B.

На фиг. 7 изображена диаграмма равновесного состояния W-В.

На фиг. 8 изображена установка для наплавки твердосплавных (композитных) пластин на зубья пильных дисков.

Экономический эффект при применении данного способа достигается за счет повышения стойкости пильных дисков и улучшения качества торца, экономии электроэнергии при резе, расширения ассортимента трудноразрезаемых сталей и сплавов. Указанные преимущества позволяют снизить расходы на инструмент и тем самым уменьшить себестоимость производимого проката, а также повысить его конкурентоспособность на рынке за счет улучшения качества торца.

1. Способ изготовления пильного диска, включающий соединение твердосплавной пластины с зубом пильного диска, отличающийся тем, что соединение твердосплавной пластины с зубом осуществляют путем контактно-реактивной пайки с использованием пластинки припоя, образующего легкоплавкую эвтектику с металлом зуба при нагреве в процессе пайки, при этом твердосплавную пластину прижимают к зубу через пластинку припоя струбциной, изготовленной из материала, имеющего коэффициент линейного расширения ниже, чем коэффициент линейного расширения материала зуба, и обеспечивают дополнительный их прижим с выдавливанием избыточной жидкой фазы и образованием паяного шва оптимальной толщины.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что используют пластинку припоя из Со или сплава Pt-B.



 

Похожие патенты:

В пильном полотне (1) с телом (2) и несколькими равномерно или неравномерно распределенными вдоль области (5) основания зубьев пильного полотна режущими зубьями (3) в области (5) основания зубьев под режущими зубьями (3) толщина тела (2) пильного полотна уменьшена относительно прочего тела (2) пильного полотна.

Изобретение относится к деревообрабатывающей промышленности, в частности к пилам для обработки древесины мягких лиственных пород. Дисковая пила включает корпус (1), чередующиеся основные (2) и подрезающие (3) зубья с разностью между диаметром окружностей резания основных и подрезающих зубьев не более 0,4 мм.

Изобретение относится к техническим средствам снижения шума и вибрации от пильных дисков круглопильных станков, применяемых в лесной и деревообрабатывающей промышленности.

Изобретение относится к деревообрабатывающей промышленности. .

Изобретение относится к дисковому инструменту и может быть использовано при обработке различных материалов. .

Изобретение относится к режущим устройствам и может быть использовано для резки стали, дерева и других материалов. .

Изобретение относится к конструкции дисковых пил с твердосплавными пластинами. .

Изобретение может быть использовано при пайке многокристальных силовых полупроводниковых приборов в восстановительной или инертной среде. В отверстие многоместной кассеты предварительно вставляют вспомогательную стеклянную втулку и загружают соединяемые детали сборки полупроводникового прибора, выполненные в виде полупроводниковых кристаллов, теплоотводов и выводов.

Изобретение относится к производственному оборудованию (100) непрерывного действия для обработки изделия, устанавливаемого на полосовой основе (101), с использованием пайки.

Изобретение может быть использовано для соединения металлических деталей (11, 12), имеющих температуру солидуса выше 1000°C. Наносят депрессорную присадку (14), содержащую фосфор и кремний, для снижения температуры плавления на поверхность (15) первой металлической детали (11).

Изобретение может быть использовано при получении паяного соединения бессвинцовым припоем, в частности, при изготовлении печатных плат. Припой содержит смесь порошковых компонентов, один из которых представляет собой первый сплав для припоя, а второй порошковый компонент – второй сплав для припоя или металл.

Изобретение относится к способу восстановления бандажных полок лопаток компрессора газотурбинных двигателей (ГТД). Определяют линии ремонтного среза бандажных полок.
Изобретение может быть использовано для бесфлюсовой пайки алюминиевых изделий, например пластинчато-ребристых теплообменников. В зоне пайки размещают припой на основе силумина.

Настоящее изобретение относится к сборке на печатной плате. Технический результат - создание сборки на печатной плате и способа сборки такой сборки на печатной плате, облегчающих разделение и сбор различных электронных компонентов, смонтированных в сборке на печатной плате, в конце ее срока эксплуатации,и дополнительно облегчающих повторное использование электронных компонентов и/или утилизацию веществ, из которых состоят отходы от электронного оборудования.

Изобретение может быть использовано для лучевой термической обработки материалов, в частности для резки, сварки, гибки, изготовления отверстий. Формируют пятно контакта посредством зеркальной инфракрасной электрической лампы, неподвижно установленной в цилиндрическом корпусе, и двояковыпуклой линзы из того же стекла, что и стекло колбы лампы.

Изобретение относится к способу изготовления металлизированной подложки (1), при этом подложка (1) по меньшей мере частично, предпочтительно полностью состоит из алюминия и/или алюминиевого сплава, при этом на поверхность (2) подложки (1) наносят по меньшей мере в некоторых зонах проводящую пасту (3), в первой фазе (B1) обжига подвергают проводящую пасту (3) воздействию постоянно повышающейся температуры (Т) обжига.

Изобретение может быть использовано при изготовлении отдельных секций камер жидкостных ракетных двигателей. Изготавливают двухслойную паяную конструкцию, состоящую из внешней силовой оболочки, выполненной из стали или сплава на никелевой основе, и внутренней оребренной оболочки, выполненной из меди или сплава на основе меди.

В пильном полотне (1) с телом (2) и несколькими равномерно или неравномерно распределенными вдоль области (5) основания зубьев пильного полотна режущими зубьями (3) в области (5) основания зубьев под режущими зубьями (3) толщина тела (2) пильного полотна уменьшена относительно прочего тела (2) пильного полотна.

Изобретение относится к области производства режущего инструмента для высокоскоростных пил горячей и холодной резки проката. При изготовлении пильного диска 1 осуществляют соединение твердосплавной пластины с зубом путем контактно-реактивной пайки с использованием пластинки припоя, образующего легкоплавкую эвтектику с металлом зуба при нагреве в процессе пайки. Твердосплавную пластину 2 прижимают струбциной 5 к зубу через пластинку 3 припоя из Со или сплава Pt-B. Используют струбцину из материала, имеющего коэффициент линейного расширения ниже, чем коэффициент линейного расширения материала зуба, при этом обеспечивают дополнительный прижим с выдавливанием избыточной жидкой фазы и образованием паяного шва оптимальной толщины. Последующий диффузионный отжиг обеспечивает упрочнение шва и повышение температуры вторичного расплавления зоны сплавления. Техническим результатом изобретения является повышение стойкости пильных дисков при резке горячего проката, улучшение качества торца проката. 1 з.п. ф-лы, 8 ил.

Наверх