Файл: Технология металлов и других конструкционных материалов учеб. пособие.pdf

К литым твердым сплавам относятся стеллиты (сормайт), пред­ ставляющие твердый раствор карбидов хрома в кобальте или ни­ келе. Они выпускаются в виде литых стержней, которыми наплав­ ляют ножи для резки металла, штампы, инструмент.

Трубчатые материалы изготавливаются в виде железной или никелевой трубки, наполненной крупкой карбидов тугоплавких ме­ таллов. Применяются для наплавки зубьев экскаваторов, инстру­ ментов для нефтяного бурения и др.

Порошки (сталинит, вокар) представляют механическую смесь предварительно измельченных компонентов. Они применяются для наплавки деталей песковых насосов, экскаваторов и др.

Процесс наплавки выполняется газовой горелкой или электри­ ческой дугой (угольной, металлической или в среде аргона). Широ­ ко применяется автоматическая дуговая наплавка под слоем флюса и в защитной среде. При наплавке больших поверхностей применя­ ется электрошлаковый процесс. Изделия малых размеров наплав­ ляются электроимпульсными способами (вибродуговым и электро­ искровым).

После наплавки детали проходят термическую и механическую отработку, что увеличивает сроки их службы в 3—5 раз. Изношен­ ные детали могут быть подвергнуты вторичной наплавке.

§ 7. Пайка металлов

Сущность процесса. Пайка является процессом, сходным со сваркой. Она основана на том, что металлы в расплавленном со­ стоянии способны образовывать между собой сплавы, смачивать поверхности металлических изделий и прилипать к ним.

При пайке в зазор между нагретыми соединяемыми деталями вводится расплавленный присадочный металл, называемый припо­ ем. Припой, смачивая поверхности деталей, соединяет их после ох­ лаждения и затвердевания-. Основной металл и припой, взаимно растворяясь друг в друге, обеспечивают высокую прочность сое­ динения, одинаковую (при качественном выполнении пайки) с прочностью целого сечения основной детали.

Широкое применение пайки в машиностроении объясняется от­ сутствием плавления и незначительным нагревом основного метал­ ла, что сохраняет его физические и механические свойства. При пай­ ке не возникает внутренних напряжений в соединениях, поэтому от­ сутствует коробление деталей, обычное при сварке. Поверхность сое­ динения получается достаточно чистой и не требует в большинстве случаев последующей обработки.

Виды припоев. Различают два основных вида пайки — пайка твердыми припоями на основе серебра, меди и др. (с температурой плавления 550—1100°) и пайка мягкими припоями на основе спла­ вов олова, свинца и др. (с температурой плавления до 400°). Твер­ дые припои обладают значительной механической прочностью (да 50 кГ/мм2), а мягкие имеют невысокий предел прочности

295

(5—7 кГ/мм2). Химическим составом припоя определяется область его применения (табл. 12).

Припои обычно применяются в виде прутков, лент, дроби и паст. Для хорошего смачивания поверхности основного металла не­ обходима полная чистота последней. Растворение и удаление с по­ верхности соединяемых деталей пленки окислов и других примесей и защита от окисления при нагреве требуют применения различных флюсов, без которых пайка фактически невыполнима. Основой флю­ сов для твердой пайки является бура, плавящаяся при 783*. Для усиления действия флюса к буре добавляется борная кислота. Бура в расплавленном состоянии характеризуется высокой текучестью и растворяет окислы многих металлов, в особенности меди.

При пайке мягкими припоями в качестве флюса применяют хлористый цинк (для пайки стали, меди, алюминия), канифоль (для пайки меди и ее сплавов), стеарин (для пайки свинца и его спла­ вов). Хлористый-цинк для пайки обычно получают растворением ку­ сочков цинка в соляной кислоте. Полученный раствор часто называ­ ют «паяльной кислотой».

Способы пайки. Пайке предшествуют подготовительные работы, обеспечивающие тщательную подготовку и очистку поверхности прилегания соединяемых деталей. Подготовительные работы имеют важное значение, так как зачастую определяют надежность соедине­ ния.

На рис. 177 представлены распространенные виды соединений под пайку. Для увеличения прочности соединения необходимо, что­ бы зазор между соединяемыми кромками был весьма малым, что улучшает всасывание жидкого припоя в зазоре. Сопротивление раз-

Табл. 12. С о с т а в и н а з н а ч е н и е н е к о т о р ы х п р и п о е в

296

и затем покрывается слоем олова (облуживается), что облегчает удержание припоя при нанесении его на шов. При работе таким паяльником припой растекается ровным слоем и получается каче­ ственный шов.

Ручная пайка мягкими припоями выполняется так:- нагретый до 450—500° паяльниклогружают для очистки от окалины в хлори­ стый цинк, затем захватывают им припой и натирают рабочей частью о кусок нашатыря (облуживание). Затем облужепный па-

Рис. 178. Электрический паяльник

яльник с прилипшими к нему каплями припоя подносят к месту соединения деталей, предварительно покрытому флюсом. После про­ грева шва до температуры плавления припоя последний заполняет зазор между скрепляемыми деталями, смачивая место контакта, и после охлаждения получается паяное соединение.

Пайка широко применяется в производстве автомобилей, трак­ торов, велосипедов, деталей различных машин и механизмов, из­ делий из листового металла и др.

§ 8. Другие промышленные способы сварки

Есть ряд способов сварки, которые ограниченно используются практикой, но в силу своих специфических особенностей являются единственными для выполнения отдельных сварочных работ.

Сварка трением. Сущность сварки трением заключается в том, что тепловыделение в зоне соединения деталей происходит в резуль­ тате трения вращающейся детали относительно неподвижной. По­ сле разогрева стыка вращение детали мгновенно прекращают и соединению сообщают осевое сжимающее усилие.

В простейшем случае процесс можно осуществить на токарном или фрезерном станке. Однако эти станки не приспособлены для больших осевых нагрузок и вибраций, возникающих в процессе сварки. Промышленность выпускает ряд машин для сварки трени­ ем, как универсальных, так и специализированных. При выборе параметров режима исходят из скорости относительного вращения, осевого усилия сжатия и величины осадки. Детали должны быть ус­ тановлены перпендикулярно оси вращения, причем ось одной дета­ ли должна быть продолжением оси второй.

Сварка трением применима для соединения стержней или труб встык. Она позволяет сваривать разнородные материалы. При этом процессе совершенно отсутствует разбрызгивание металла, поэто-

298

му можно соединять полностью обработанные детали. Преимущест­ вами процесса являются также простота оборудования, малая по­ требляемая мощность и легкость автоматизации.

Диффузионная сварка в вакууме. Диффузионная сварка осно­ вана на взаимной диффузии между поверхностями деталей в месте контакта в условиях безокислительного нагрева. Процесс ведут в вакуумной камере с разрежением ІО-4 мм рт. ст.

Молибденовым нагревателем повышают температуру сварива­

состоит в разогреве мест сварки теплом, выделяющимся при вне­ запной остановке электронного потока, движущегося в вакууме. В электронных и ионных лампах и особенно в рентгеновских труб­ ках анод, непрерывно подвергающийся бомбардировке электрона­ ми, нагревается настолько, что легко плавится, если не охлаждать его. Это и положено в основу электронно-лучевой сварки (рис. 179). Процесс ведется в вакуумной камере 1 со степенью разрежения ІО-4 мм рт. ст. Электронная пушка <3 вырабатывает электронный ноток, направляемый на свариваемые детали 2. Для повышения удельной мощности пятна электронный луч фокусируется электро­ статическими линзами 6 или магнитным полем.

Генерирование теплоты происходит в самом металле, причем наиболее интенсивно на некотором расстоянии от поверхности. Это расстояние зависит от свойств свариваемого металла и ускоряюще­ го напряжения.

Установки для питания электронно-лучевой сварки включают в себя высоковольтный • трансформатор с выпрямителем 4, пакаль-

299