Главная  Промышленность 

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 [ 72 ] 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120


SCO - -

в. , fina

0,005 ро/

о.пг

"" Рис. 4.8. Зависимость прочности

при растяжении соединения твердый сплав (ВК20) - сталь от параметра шероховатости (о) соединяемых поверхностей и отклонения от параллельностя торцов (0)

СЛОЙКИ никеля (Н2) или пермаллоя (50НП), облегчающей выполнение процесса.

Максимальная прочность соединения получается при 6Р0\ I I ! толщине никелевой прослоись л,мм ки 0,08-0,10 мм. Соединяемые поверхности должны иметь параметр шероховатости Ra = 0,80 мкм, отклонение от параллельности торцов деталей не более 0,02 мм (рис. 4.8).

Прочность соединения твердый сплав-сталь находится в большой зависимости от технологических режимов сварки. Наибольшее влияние на прочность соединения оказывает изменение температуры сварки (рис. 4.9), изменение давления и времени сварки влияет в меньшей степени. Оптимальные режимы при сварке сплавов ВК со сталью: Т = 1323 ... 1373 К; р = 12 ... 15 МПа; т = = 10 ... 12 мин. Предел прочности соединений твердый сплав ВК20 - сталь, выполненных на оптимальных режимах, составляет: на срез - 400-460 МПа, на кручение 280-300 МПа; на растяжение - 600-880 МПа.

В процессе диффузионной сварки твердого сплава со сталью с использованием в качестве прослойки фольги никеля или пермаллоя в результате взаимной диффузии соединяемых элементов образуется переходная зона, в формировании которой принимают участие практически все элементы соединяемых материалов.

Наибольшую активность в формировании переходной зоны проявляет никель, который при оптимальных режимах сварки (Т = 1323 К, р = 10 ... 12 МПа, - 10 ... 12 мин) диффундирует в твердый сплав на глубину 25-30 мкм. В результате диффузии никеля в твердый сплав происходит замещение кобальта в связке сплава никелем, зерна карбида вольфрама при этом частично растворяются в никеле, образуя твердый раствор никеля, кобальта и вольфрама. Содержание никеля и воль-

Рис. 4.0. Зависимость прочности при растяжении соединения ВК20 - сталь I8X2H4BA от

температуры сварки (р = ЮМПв, г = 10 мии) ,07j тз шз т,к




фрама уменьшается по мере удаления от линии контакта прослойки никеля с твердым сплавом.

Диффузия никеля в сталь происходит преимущественно по границам зерен. Глубина диффузионной зоны на оптимальных режимах сварки составляет по границам зерен 20-30 мкм, по телу зерна - 8-10 мкм.

В результате диффузии никеля в сталь микротвердость стали в зоне, прилегающей к прослойке, повышается на 40-50 единиц по сравнению с исходной.

При диффузионной сварке твердого сплава и стали неизбежно возникновение напряжений первого рода, которые вызывают деформирования детали и могут быть причиной ее разрушения либо после сварки, либо в процессе работы.

Поэтому при разработке технологии сварки твердого сплава со сталью необходимо стремиться уменьшить уровень напряжений настолько, чтобы они не влияли отрицательно на работоспособность детали.

Для порошковых твердых сплавов наиболее опасными являются растягивающие напряжения, при формировании которых на наружной поверхности твердого сплава, а следовательно, и на рабочих кромках инструмента, возможно выкрашивание рабочих кромок инструмента или образование трещин.

Стальные части инструмента, соединяемого диффузионной сваркой в вакууме, рекомендуется изготовлять из сталей мартенситного класса (18Х2Н4ВА, 5ХНВ, 5ХНГ, 7ХГ2ВМ). По окончании изотермической выдержки при сварке сваренные детали следует охлаждать вместе с камерой до 1133 К, а затем ускоренно - на воздухе. В процессе ускоренного охлаждения происходит частичная закалка стальной части (до HRCg 39,5-51). При мартен-ситном превращении в стали происходит изменение (увеличение) объема стальной основы, в результате чего на наружной поверхности твердого сплава формируются напряжения сжатия. В зоне сварки при этом формируются незначительные напряжения растяжения (рис. 4.10). Перепад напряжений при использовании сталей мартенситного класса намного меньше, чем при использовании ферритных или перлитных сталей. Поскольку в реальных деталях, изготовляемых методом диффузионной сварки, ввиду их сложной конфигурации неизбежно образование мест концентрации напряжений, снижение перепада напряжения по сечению твердого сплава приводит и к снижению напряжений в местах их концентраций.

В тех случаях, когда не удается получить твердость стальной части выше HRCg 41, рекомендуется дополнительная обработка холодом {t = 203 К).

Значения остаточных напряжений зависят от соотношения толщины твердого сплава и стали. Наиболее низкие напряжения




Рис. 4.10. Зависимость внутренних остаточных напряжений в твердом сплаве при сварке соедннення ВК20 - никель - 18Х2Н4ВА от Л1 - соотношения толщин твердого сплава и стали: Oi - на поверхности твердого сплава, Oj - в зоне сварки

Рнс. 4.11. Твердость стальной части свариваемой детали прн различных технологических схемам сварки:

а - сварка с нетермообработаниой державкой! б - сварка с термообработаииой державкой! в - сварка с последующей термообработкой

60 SO

♦о

7XJ:2BM

f,--4

.---\-х

1 1 1

1 1.1 1

Х12М

звхнзтрА

fSXZHWA

-1-1 1

-L-j-L . ,1

W 20 30 itO 50 60 70 BO 90 MM

формируются при соотношении толщины твердого сплава и стали, равном 1 : 3. При термообработке длинных деталей непосредственно после сварки на расстоянии 20-30 мм от зоны сварки образуется переходная зоны твердостью HRQ 32-34 (рис. 4.11).

При необходимости получения равномерной твердости по всей длине стальной части или твердости, большей HRQ 41, рекомендуется проводить закалку после сварки.

Температуру закалки назначают, исходя из марки стали, выдержку - из размеров детали.

Диффузионная сварка в вакууме широко используется для соединения твердого сплава со сталью при изготовлении пуансонов ударного выдавливания и объемного деформирования, вырубных штампов и пресс-форм для порошковой металлургии и обеспечивает высокую работоспособность изготовленных деталей.

4.3. Склеивание

В последние годы в связи с созданием клеев новых марок с повышенными физико-механическими свойствами возрос интерес к созданию инструмента с вклеенными твердосплавными



0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 [ 72 ] 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120