RU2076795C1 - Припой для пайки инструмента - Google Patents
Припой для пайки инструмента Download PDFInfo
- Publication number
- RU2076795C1 RU2076795C1 SU5036802A RU2076795C1 RU 2076795 C1 RU2076795 C1 RU 2076795C1 SU 5036802 A SU5036802 A SU 5036802A RU 2076795 C1 RU2076795 C1 RU 2076795C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- solder
- copper
- silicon
- carbon
- iron
- Prior art date
Links
Landscapes
- Earth Drilling (AREA)
Abstract
Использование: изготовление твердосплавного инструмента в металлообрабатывающей и горнодобывающей отраслях промышленности. Сущность изобретения: припой содержит углерод, кремний, марганец, медь, железо в следующих соотношениях, мас. %: углерод 3,5...4,5, кремний 2,5...5,0, марганец 0,2...0,6, медь 4,0...10,0, железо - остальное.
Description
Изобретение относится к области пайки, в частности к составу припоя для пайки, и может быть использовано при изготовлении твердосплавного инструмента в металлообрабатывающей и горнодобывающей отраслях промышленности.
Известен припой, который может быть использован для пайки твердосплавного инструмента, содержащий, мас.
Углерод 3,5-4,0
Марганец 0,5-0,8
Магний 0,02-0,8
Ванадий 0,02-0,6
Титан 0,01-0,12
Кремний 3,5-4,0
Никель 0,5-1,2
Кальций 0,02-0,8
Фосфор 0,4-0,6
Натрий 0,02-0,8
Железо Остальное (1)
Недостатком данного припоя является то, что в малых объемах расплава, характерных для паяных швов, его применение не обеспечивает получение перлитно-графитно-цементитной структуры, необходимой для получения высокого уровня механических свойств шва и релаксации напряжений, возникающий в шве при кристаллизации расплава. Это приводит к образованию трещин в твердом сплаве и снижению качестве твердосплавного инструмента.
Марганец 0,5-0,8
Магний 0,02-0,8
Ванадий 0,02-0,6
Титан 0,01-0,12
Кремний 3,5-4,0
Никель 0,5-1,2
Кальций 0,02-0,8
Фосфор 0,4-0,6
Натрий 0,02-0,8
Железо Остальное (1)
Недостатком данного припоя является то, что в малых объемах расплава, характерных для паяных швов, его применение не обеспечивает получение перлитно-графитно-цементитной структуры, необходимой для получения высокого уровня механических свойств шва и релаксации напряжений, возникающий в шве при кристаллизации расплава. Это приводит к образованию трещин в твердом сплаве и снижению качестве твердосплавного инструмента.
Известен припой для пайки инструмента, содержащий следующие компоненты, мас.
Медь 6,0-25,0
Бор 0,1-1,0
Углерод 0,2-1,3
Титан 0,1-6,0
Кремний 0,5-1,5
Хром 1,5-2,5
Марганец 0,2-0,6
Фосфор 0,1-2,0 (2)
Элемент, выбранный из группы олова 1,5-15
Недостатком данного припоя также является невозможность получения требуемой перлитно-графитно-цементитной структуры паяного шва.
Бор 0,1-1,0
Углерод 0,2-1,3
Титан 0,1-6,0
Кремний 0,5-1,5
Хром 1,5-2,5
Марганец 0,2-0,6
Фосфор 0,1-2,0 (2)
Элемент, выбранный из группы олова 1,5-15
Недостатком данного припоя также является невозможность получения требуемой перлитно-графитно-цементитной структуры паяного шва.
Это удлиняет и удорожает процесс изготовления твердосплавного инструмента и делает его нетехнологичным, особенно в условиях массового производства.
Цель изобретения повышение механических свойств паяного соединения за счет получения перлитно-графитно-цементитной структуры шва при пайке твердосплавного инструмента.
Поставленная цель достигается тем, что припой для изготовления твердосплавного инструмента содержит железо, углерод, кремний, марганец и медь при следующем соотношении, мас.
Углерод 3,5-4,5
Кремний 2,5-5,0
Марганец 0,2-0,6
Медь 4,0-10,0
Железо Остальное
Медь, содержащаяся в припое, выполняет роль графитизиpующего элемента наряду с кремнием, всегда присутствующим в сплавах железа с углеродом и выполняющим роль основного графитизатора.
Кремний 2,5-5,0
Марганец 0,2-0,6
Медь 4,0-10,0
Железо Остальное
Медь, содержащаяся в припое, выполняет роль графитизиpующего элемента наряду с кремнием, всегда присутствующим в сплавах железа с углеродом и выполняющим роль основного графитизатора.
Как известно, процесс графитизации в железоуглеродистых сплавах протекает в два этапа при первичной кристаллизации (в области предплавильных температур) и при вторичной кристаллизации (в области температур аустенитно-перлитного превращения).
При этом на втором этапе важное значение приобретает фактор времени, требующий замедленного охлаждения сплава на данном этапе или температурной выдержки.
Однако графитизация в железоуглеродистых сплавах является весьма сложным и до настоящего времени недостаточно полно изученным процессом.
Поведение элементов, присутствующих в этих сплавах, неоднозначно по их влиянию на данный процесс, так как зависит от множества факторов (температуры, времени, количествах элементах, наличия других элементов и их количества элемента, наличия других элементов и их количества и т.д.).
Исследования, проведенные авторами, показали, что процесс графитизации в предлагаемом припое может быть осуществлен в достаточной степени уже на первом этапе за счет совместного воздействия кремния и меди.
Эффект графитизации припоя, достигнутый на первом этапе, обеспечивает эффективную релаксацию структурно-фазовых и термических напряжений, неизбежно возникающих в паяном соединении при его охлаждении. Это позволяет отказаться от регламентированного охлаждения инструмента после пайки на втором этапе и осуществить охлаждение естественным путем, что однако не препятствует формированию благоприятной структуры паяного шва за счет влияния меди. На втором этапе медь затормаживает процесс графитизации и способствует выделению из аустенита углерода в виде мелких карбидов и силикокарбидов железа, т. е. перлитизирует металлическую основу припоя, измельчая перлитные выделения.
Описанный процесс формирования структуры железоуглеродистых сплавов, кристаллизующихся в естественных условиях, по мнению авторов, характерен лишь для малых объемов расплава, так как не поддается удовлетворительному объяснению с точки зрения современных теорий графитизации, рассматривающих кристаллизацию больших объемов (слитков и отливок).
Таким образом, применение предлагаемого припоя позволяет повысить технологичность процесса пайки твердосплавного инструмента за счет упрощения пайки, обеспечивая при этом достаточную степень графитизации паяного шва и получение мелкодисперсной перлитно-графитно-цементитной его основы, придающей шву высокие механические свойства.
Для выбора химического состава припоя проводились микроструктурные исследования паяных швов, получавшихся при использовании припоя разных плавок. Исследования проводились как на образцах, так и непосредственно на инструментах при различных условиях охлаждения их после пайки.
Предварительными исследованиями установлено, что наиболее неблагоприятным для структуры паяного шва является наличие в ней слоистого ледебурита или замкнутой сетки грубых цементитных выделений, несмотря на наличие достаточного количества графитных включений. При такой структуре шва в твердом сплаве, как правило, образовалась заметные плавно изогнутые трещины, расположенные на значительном удалении от его подошвы (от 1 до 3 мм).
Подобная структура в спаях образовывалась при малых количествах меди в припое и особенно при ее отсутствии. Наличие в припое меди проводило к изменению характера трещинообразования в твердом сплаве трещины образовывались в его приподошвенной зоне, выглядели тонкими, ветвящимися, части проходящими по зоне припоя. При содержании меди 4.10% трещины как в твердом сплаве, так и в припое не обнаруживались.
Структура представляла собой отдельные разpозненные тонкие цементитные выделения при большом количестве мелких слегка вытянутых графитных выделений в измельченной перлитно-графитной основе припоя. В неторых случаях обнаруживались отдельные медистые включения, представляющие собой, по-видимому, железокремнистый твердый раствор меди переменного состава.
При дальнейшем увеличении меди в припое характер структуры паяного шва не изменялся, а при содержании меди более 10% наблюдалось отторжение избытка меди на поверхности отливки припоя или на боковых поверхностях паяного шва.
Пределы содержания углерода и кремния выбраны с учетом влияния кремния на положение эвтектической точки железоуглеродистых сплавов, выражающегося формулой:
Выбранное соотношение углерода и кремния должно обеспечить слабозаэвтектический состав припоя для его достаточной жидкотекучести, образования в спае некоторого количества первичного цементита и надежности контроля конца расплавления.
Выбранное соотношение углерода и кремния должно обеспечить слабозаэвтектический состав припоя для его достаточной жидкотекучести, образования в спае некоторого количества первичного цементита и надежности контроля конца расплавления.
Наличие марганца в припое объясняется условиями плавки, а именно использованием шихты, содержащей стальные заготовки.
Припой получали в результате переплава стали с добавлением углерода, кремния и меди в соответствующих количествах для обеспечения требуемого химического состава. Особенностью предлагаемого припоя является то, что медь может быть введена в его состав как при выплавке, так и дополнительно в процессе пайки в виде порошка, фольги или покрытий, наносимых на поверхности в зоне пайки, в состав которых входит медь.
Для получения припоя применялись высокочастотная плавильно-закалочная установка ЛПЗ-63-2М с емкостью тигеля 50 кг. В качестве шихты использовалась качественная углеродистая сталь (марка У 8), молотый графит (электродный бой), ферросилиций (марка ФС 45) и медь (марка N 1).
Количество составляющих шихты рассчитывалось для получения требуемого соотношения в припое углерода, кремния и меди (с учетом выгорания и усвоения расплавом). Разливка выплавленного припоя производилась в графитовые стаканы с внутренним диаметром 160 мм, толщиной стенки 20 мм и высотой 250 мм, установленные в металлические ящики с песком.
Припой при пайке использовался в виде пластинок толщиной 1,0.1,5 мм, получаемых либо вырезкой из тела отливок (цельные пластинки), либо из стружки с добавками (прессованные пластинки).
Конкретно предлагаемый припой использовался в виде цельной или прессованной пластинки при напайке пластинок из твердого сплава Т 15К6 на державку резца из стали У7. При напайке укладывали на подготовленную державку пластинку припоя, наносили слой флюса (буры) в виде порошка и укладывали пластинку твердого сплава. Собранный таким образом инструмент нагревали в индукторе до температуры в зоне пайки 1160.1180oC, после полного расплавления припоя проводили охлаждение на спокойном воздухе.
Применение предлагаемого припоя позволяет повысить технологичность процесса пайки твердосплавного инструмента как в сравнении с использованием припоя по прототипу, так и с использованием традиционно применяемых припоев на основе меди, латуней и бронз. Вместе с тем предлагаемый припой, как и припой по прототипу, обеспечивая более высокий уровень механических свойств паяного соединения по сравнению с припоями на основе меди, позволяет сократить расход твердого сплава в 1,5.2,0 раза как за счет уменьшения толщины напаиваемых твердосплавных пластин, так и за счет одновременного увеличения в 2.3 раза эксплуатационной надежности паяного твердосплавного инструмента, особенно при его работе в тяжелых условиях.
Claims (1)
- Припой для пайки инструмента, содержащий углерод, кремний и марганец, медь, железо, отличающийся тем, что он содержит компоненты в следующем соотношении, мас.Углерод 3,5 4,5
Кремний 2,5 5,0
Марганец 0,2 0,6
Медь 4,0 10,0
Железо Остальноет
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU5036802 RU2076795C1 (ru) | 1992-04-10 | 1992-04-10 | Припой для пайки инструмента |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU5036802 RU2076795C1 (ru) | 1992-04-10 | 1992-04-10 | Припой для пайки инструмента |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2076795C1 true RU2076795C1 (ru) | 1997-04-10 |
Family
ID=21601600
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU5036802 RU2076795C1 (ru) | 1992-04-10 | 1992-04-10 | Припой для пайки инструмента |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2076795C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2550471C2 (ru) * | 2009-09-18 | 2015-05-10 | Хеганес Аб | Твердый припой на железохромовой основе |
-
1992
- 1992-04-10 RU SU5036802 patent/RU2076795C1/ru active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
1. Авторское свидетельство СССР N 833399, кл. B 23 K 35/30, 1977. 2. Авторское свидетельство СССР N 623683, кл. B 23 K 35/30, 1977. * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2550471C2 (ru) * | 2009-09-18 | 2015-05-10 | Хеганес Аб | Твердый припой на железохромовой основе |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP0166144B1 (en) | Homogeneous low melting temperatures brazing filler metal for joining ferrous and non-ferrous alloys | |
EP0039450A1 (en) | Hard facing nickel-base alloy | |
US4451508A (en) | Hard facing of metal substrates using material containing VC and improved flux compositions therefor | |
RU2076795C1 (ru) | Припой для пайки инструмента | |
US4189318A (en) | Flux for use in centrifugal casting of bimetallic pipes | |
US4216816A (en) | Aluminothermic welding of austenitic manganese steel | |
JPH11245058A (ja) | ベイナイト鋼レールのテルミット溶接金属またはそのテルミット剤 | |
JPS59116348A (ja) | 高強度および高靭性を有する耐摩耗性Cu合金 | |
US3734714A (en) | Process for producing a ca-ba-al-si-containing alloy | |
JPS58177425A (ja) | Al−Cu−Si−Mg系合金の製造方法 | |
RU2036064C1 (ru) | Припой для пайки меди и ее сплавов и способ его изготовления | |
SU1678886A1 (ru) | Лигатура дл получени чугуна с вермикул рной формой графита | |
RU1793619C (ru) | Припой для высокотемпературной пайки | |
SU1560608A1 (ru) | Чугун | |
Janerka et al. | Various aspects of application of silicon carbide in the process of cast iron Melting | |
SU1038153A1 (ru) | Флюс дл высокотемпературной пайки | |
SU924146A1 (ru) | Чугун 1 2 | |
SU1270173A1 (ru) | Способ получени чугуна с шаровидным графитом | |
Pan et al. | Production of Selected Key Ductile Iron Castings Used in Large-Scale Windmills | |
SU1008267A1 (ru) | Способ получени борсодержащего сплава на основе железа | |
RU2626114C1 (ru) | Способ получения отливок в индукционной печи | |
Li | Cooling Curves of Concentrated Alloys, Steelmaking Slag, and Lithium Iron Phosphate | |
SU910776A1 (ru) | Модификатор | |
SU1708912A1 (ru) | Чугун дл наплавки | |
Armitage | Silicon in aluminium and cast iron |