RU2260503C1 - Method of application of coating by surface welding of solder on structural steel surface - Google Patents
Method of application of coating by surface welding of solder on structural steel surface Download PDFInfo
- Publication number
- RU2260503C1 RU2260503C1 RU2004104025/02A RU2004104025A RU2260503C1 RU 2260503 C1 RU2260503 C1 RU 2260503C1 RU 2004104025/02 A RU2004104025/02 A RU 2004104025/02A RU 2004104025 A RU2004104025 A RU 2004104025A RU 2260503 C1 RU2260503 C1 RU 2260503C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- flux
- solder
- coating
- surfacing
- steel
- Prior art date
Links
Landscapes
- Coating With Molten Metal (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области металлургии. Оно может быть использовано для получения износостойких покрытий на стальную подложку или абразивного покрытия рабочей поверхности режущего инструмента типа фрезы и других абразивных инструментов, получаемых путем наплавки припоя, содержащего твердосплавные частицы, на основе меди.The invention relates to the field of metallurgy. It can be used to obtain wear-resistant coatings on a steel substrate or an abrasive coating of the working surface of a cutting tool such as a cutter and other abrasive tools obtained by surfacing a solder containing carbide particles based on copper.
Известны способы нанесения покрытия на поверхность режущего инструмента [1], заключающиеся в том, что паяемую поверхность предварительно подвергают обезжириванию с последующей сушкой, механической обработке, обдувке, химическому обезжириванию, промывке горячей, затем холодной водой, разрыхлению окислов, травлению, промывке, пассивации с последующей промывкой горячей и холодной водой. После этого перед пайкой детали сушат при 50-60°С, шероховатят и, используя композиционный готовый припой, состоящий из наполнителя и легкоплавкой составляющей, и флюс в виде порошка или пасты [1], замешанной на воде или спирте, наплавляют припой на паяемую поверхность газопламенной пайкой. После пайки изделие охлаждают и очищают от флюса путем погружения изделия в горячую воду на 30-60 минут, затем в холодную воду с последующей сушкой его под давлением сжатым воздухом.Known methods of coating the surface of a cutting tool [1], which consist in the fact that the brazed surface is first subjected to degreasing, followed by drying, machining, blowing, chemical degreasing, washing with hot, then cold water, loosening oxides, etching, washing, passivation with subsequent rinsing with hot and cold water. After that, before soldering, the parts are dried at 50-60 ° C, roughened, and using a composite finished solder consisting of a filler and a low-melting component, and a flux in the form of a powder or paste [1] mixed with water or alcohol, the solder is melted onto the brazed surface flame soldering. After soldering, the product is cooled and cleaned of flux by immersing the product in hot water for 30-60 minutes, then in cold water, followed by drying it under pressure with compressed air.
Способ сложен, многооперационен, многокомпонентен и малопроизводителен. Способ не применим при наплавке на сталь припоя на основе меди с использованием в качестве наполнителя частиц твердого сплава для получения абразивного инструмента, используемого в буровой технике. Фреза, райбер и другой буровой инструмент имеют на поверхности узкие площадки, на которые должны наноситься покрытия из композиционного припоя, содержащего частицы твердого сплава (типа ВК8) и легкоплавкую составляющую (типа медно-цинкового припоя). Поскольку эти узкие площадки или рабочие поверхности абразивного инструмента размещены вкруговую и инструмент (фреза, райбер и т.д.) крупного размера (⌀60-160 мм и более, а длина 500-1500 мм), необходимо затратить огромное количество кислот, воды, растворителей и использовать печи большей емкости, а пайка сопровождается порообразованием и получением пористого покрытия низкого качества при газопламенной наплавке, такой способ не может быть использован для получения абразивного инструмента, получаемого газопламенной наплавкой композиционного припоя.The method is complex, multioperational, multi-component and inefficient. The method is not applicable for surfacing copper-based solder using hard alloy particles as a filler to obtain an abrasive tool used in drilling equipment. The milling cutter, riber and other drilling tools have narrow surfaces on the surface, on which coatings of composite solder containing hard alloy particles (type VK8) and a low-melting component (such as copper-zinc solder) should be applied. Since these narrow platforms or working surfaces of the abrasive tool are placed round and the tool (milling cutter, riber, etc.) of a large size (⌀60-160 mm or more, and a length of 500-1500 mm), it is necessary to expend a huge amount of acid, water, solvents and use furnaces of a larger capacity, and soldering is accompanied by pore formation and obtaining a porous coating of low quality during gas-flame surfacing, this method cannot be used to obtain an abrasive tool obtained by gas-flame composite surfacing RIPO.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению выбран способ [2] пайки конструкционных сталей, заключающийся в том, что вначале паяемую поверхность очищают от жиров, грязи механическим путем (напильником, шкуркой) и химической обработкой (обезжиривание в щелочных средах). Затем на паяемую поверхность наносят флюс (в случае пайки в защитной среде). Для этого сухую смесь компонентов флюса разводят дистиллированной водой до состояния негустой пасты и наносят шпателем или стеклянной палочкой, после чего деталь подсушивают в термостате при температуре 343-353К в течение 30...60 мин. При газопламенной пайке флюс подается на паяемые поверхности непосредственно в процессе пайки на прутке разогретого припоя. Пруток припоя плавится с помощью газопламенной горелки. Для пайки конструкционных сталей используют медно-цинковые припои, а флюс используют 200, 21, 209 [3], которые содержат буру 20% борную кислоту - 70%, кальций фтористый - 10%. После пайки остатки флюса убирают дробеструйной, гидропескоструйной обработкой или длительным кипячением (5...6 час.) изделия в водном растворе хромового ангидрида (0,3...0,5 г/л).Closest to the proposed invention, the method [2] for brazing structural steels is selected, which consists in first clearing the soldered surface of fats and dirt mechanically (with a file, sandpaper) and chemical treatment (degreasing in alkaline media). Then a flux is applied to the brazed surface (in case of soldering in a protective environment). For this, a dry mixture of flux components is diluted with distilled water to a thin paste and applied with a spatula or a glass rod, after which the part is dried in an thermostat at a temperature of 343-353 K for 30 ... 60 minutes. In gas-flame brazing, flux is supplied to the brazed surfaces directly during brazing on a bar of heated solder. The solder bar is melted using a gas flame burner. Copper-zinc solders are used for brazing structural steels, and fluxes are used with 200, 21, 209 [3], which contain borax 20% boric acid - 70%, calcium fluoride - 10%. After soldering, the flux residues are removed by shot-blasting, hydro-sandblasting or prolonged boiling (5 ... 6 hours) of the product in an aqueous solution of chromic anhydride (0.3 ... 0.5 g / l).
Недостатками способа пайки являются: ограничение возможности использования для изделий малых размеров и горизонтальных поверхностей паяемого изделия - в случае предварительного нанесения флюса, содержащего водный раствор смеси буры и борной кислоты с кальцием фтористым, а также термостатирование процесса сушки при 343-353К (60-80°С), что приводит к ухудшению качества наплавки припоя, т.к. дальнейший процесс пайки сопровождается усиленным порообразованием при наличии на паяемой поверхности влаги; в случае, когда флюс подается на паяемую поверхность непосредственно в процессе пайки на прутке припоя, тоже происходит усиленное порообразование в покрытии из-за гигроскопичности компонентов флюса, при этом наблюдается следующее: струя газа, подаваемая к поверхности прутка, чтобы его расплавить, отбрасывает флюс в сторону от поверхности прутка и флюс не выполняет своей функции, находясь вне зоны наплавки припоя на паяемую поверхность; способ мало производителен, т.к. многооперационен.The disadvantages of the soldering method are: the limited use for small products and horizontal surfaces of the brazed product - in the case of preliminary application of a flux containing an aqueous solution of a mixture of borax and boric acid with calcium fluoride, as well as thermostating of the drying process at 343-353K (60-80 ° C), which leads to a deterioration in the quality of surfacing of solder, because the further soldering process is accompanied by increased pore formation in the presence of moisture on the brazed surface; in the case when the flux is supplied to the brazed surface directly during brazing on the solder bar, there is also increased pore formation in the coating due to the hygroscopicity of the flux components, while the following is observed: the gas stream supplied to the surface of the bar to melt it casts the flux into side of the surface of the rod and the flux does not fulfill its function, being outside the zone of surfacing of solder on the brazed surface; the method is not very productive, because multioperational.
Технической задачей изобретения является повышение эффективности использования флюса, повышение качества покрытия на поверхности конструкционной стали композиционным припоем газопламенной наплавкой при изготовлении режущего инструмента, используемого в буровой технике.An object of the invention is to increase the efficiency of the use of flux, improving the quality of the coating on the surface of structural steel with composite solder, gas-flame surfacing in the manufacture of cutting tools used in drilling equipment.
Технический результат достигается тем, что способ покрытия припоем поверхности конструкционной стали, включающий механическую обработку, обезжиривание, газопламенную наплавку припоя в присутствии флюса, охлаждение изделия, согласно изобретению поверхность стали офрезеровывают и тщательно обезжиривают органическим растворителем, наносят слоями на нее предварительно подготовленный насыщенный водный раствор смеси борной кислоты - 30 объемн.% с бурой - 70 объемн.%, нагревают до 300-350°С до полного испарения воды и образования плотного слоя покрытия на поверхности стали и пористого слоя флюса над ним, на офлюсованную поверхность стали наплавляют припой с одновременной подачей в зону наплавки припой и предварительно высушенную до 200-250°С смесь борной кислоты - 30 объемн.% и буры - 70 объемн.%, образовавшиеся в покрытии поры заполняют расплавленным флюсом того же состава.The technical result is achieved by the fact that the method of coating the surface of structural steel with solder, including machining, degreasing, gas-flame surfacing of the solder in the presence of flux, cooling the product, according to the invention, the steel surface is milled and thoroughly degreased with an organic solvent, and a previously prepared saturated aqueous mixture solution is layered on it boric acid - 30 vol.% with brown - 70 vol.%, heated to 300-350 ° C until complete evaporation of water and the formation of a dense layer of coatings on the surface of the steel and the porous flux layer above it, solder is deposited on the fluxed surface of the steel, while the solder is fed into the surfacing zone and a mixture of boric acid - 30 vol.% and borax - 70 vol.%, formed in the coating, the pores are filled with molten flux of the same composition.
Сопоставленный анализ заявляемого изобретения с прототипом показывает, что заявляемый способ отличается от известного предварительной обработкой поверхности конструкционной стали, составом используемого флюса, различием его состояния при нанесении на поверхности до, во время и после наплавления покрытия.A comparative analysis of the claimed invention with the prototype shows that the claimed method differs from the known preliminary surface treatment of structural steel, the composition of the flux used, the difference in its state when applied to the surface before, during and after the deposition of the coating.
Так в способе прототипа предварительно обрабатывают поверхность конструкционной стали наждаком, шкуркой с последующим обезжириванием в щелочном растворе и отмыванием обезжиривателя в горячей, затем холодной воде. Заявляемый способ не выделяет в отдельную операцию механическую обработку, т.к. поскольку способ используется преимущественно для получения абразивного инструмента типа фрезы, то рабочую поверхность традиционно офрезовывается для получения заданного размера по высоте с учетом толщины наплавляемого слоя покрытия, композиционным припоем в виде прутка, содержащего частицы твердого сплава и связки (припоя). Этим самым предлагаемый способ позволяет получить шероховатую рабочую поверхность на заготовке фрезы, срезать качественней напильника или, тем более, шкурки дефектный слой, содержащий наибольшее количество дефектов, трещин и грязи, жира. Обезжиривание рабочей поверхности фрезы в предлагаемом изобретении проводится тщательно и органическим растворителем типа ацетона для очистки поверхности от загрязнений, но таким образом, чтобы раскрыть и высушить поры, капилляры для получения качественного граничного слоя между рабочей поверхностью и абразивным покрытием. Прототип обезжиривает щелочным раствором, но не гарантирует очистку от примесей, а наоборот, способствует забиванию пор и капилляров с последующим растравлением щелочью и ухудшением условий наплавления, увеличению порообразования.So in the prototype method, the surface of structural steel is pre-treated with emery, sandpaper, followed by degreasing in an alkaline solution and washing the degreaser in hot, then cold water. The inventive method does not allocate machining, as since the method is used mainly to obtain an abrasive tool such as a milling cutter, the working surface is traditionally milled to obtain a predetermined height height taking into account the thickness of the deposited coating layer, with composite solder in the form of a rod containing particles of a hard alloy and a binder (solder). Thereby, the proposed method allows to obtain a rough working surface on the cutter blank, to cut off the defective layer containing the greatest number of defects, cracks and dirt, grease better than a file or, especially, skins. The degreasing of the working surface of the cutter in the present invention is carried out carefully and with an organic solvent such as acetone to clean the surface from contamination, but in such a way as to open and dry the pores, capillaries to obtain a high-quality boundary layer between the working surface and the abrasive coating. The prototype degreases with an alkaline solution, but does not guarantee purification from impurities, but rather contributes to clogging of pores and capillaries with subsequent alkali etching and worsening of the deposition conditions, increasing pore formation.
В предлагаемом способе органический растворитель (преимущественно ацетон) не вступает в реакцию с обрабатываемым материалом, быстро испаряется, освобождая поры и капилляры для дальнейшего офлюсования их. Тщательное обезжиривание и предполагает достижение эффекта \открытия\ пор и капилляров. В отличие от прототипа, в котором при газопламенной наплавке флюс подается к поверхности стали на прутке припоя, в предлагаемом способе тщательно очищенную рабочую поверхность фрезы покрывают флюсом, причем слоями. Предварительно подготовленный насыщенный водный раствор, содержащий смесь борной кислоты и буры, наносят на поверхность стали простым механическим путем и нагревают поверхность или флюс до температуры 300-350°С. При этом первые слои или слой флюса проникают во все поры и капилляры на поверхности и покрывают плотной коркой равномерно всю поверхность.In the proposed method, an organic solvent (mainly acetone) does not react with the processed material, quickly evaporates, freeing the pores and capillaries for their further fluxing. Thorough degreasing also involves the effect of \ opening \ pores and capillaries. In contrast to the prototype, in which, during gas-flame surfacing, the flux is supplied to the steel surface on a solder bar, in the proposed method, the thoroughly cleaned working surface of the cutter is coated with a flux, and layers. A pre-prepared saturated aqueous solution containing a mixture of boric acid and borax is applied to the surface of the steel in a simple mechanical way and the surface or flux is heated to a temperature of 300-350 ° C. In this case, the first layers or flux layer penetrate into all pores and capillaries on the surface and cover the entire surface evenly with a dense crust.
Поскольку первый слой \забил\ все \пустоты\ на поверхности, последующий слой способствует усилению связей на границе раздела поверхность - наплавленное абразивное покрытие.Since the first layer \ scored \ all \ voids \ on the surface, the next layer helps to strengthen the bonds at the surface - deposited abrasive coating interface.
Нанесение флюса на рабочую поверхность стали (фреза) с поверхности разогретого прутка припоя (как в прототипе) не эффективно, т.к. перед наплавкой припоя рабочая поверхность должна быть разогрета до высокой температуры, близкой к температуре плавления припоя, а это значит, что поверхность успевает окислиться. Процесс пайки или наплавки газопламенным способом быстротечен, и флюс, попадая на рабочую поверхность в момент наплавки припоя, способствует усилению химической реакции между компонентами, порообразованию и ухудшению качества покрытия и, следовательно, эксплуатационных свойств режущего инструмента.The application of flux to the working surface of the steel (cutter) from the surface of the heated solder bar (as in the prototype) is not effective, because Before surfacing the solder, the working surface must be heated to a high temperature close to the melting point of the solder, which means that the surface has time to oxidize. The process of soldering or surfacing by a gas-flame method is fleeting, and the flux, falling on the working surface at the time of soldering, helps to enhance the chemical reaction between the components, pore formation and deterioration of the quality of the coating and, therefore, the operational properties of the cutting tool.
В предлагаемом способе используют флюс в виде насыщенного раствора и при соотношении компонентов, где буры больше (70 объемн.%), а борной кислоты меньше (30 объемн.%) потому, что при соотношениях, где буры больше, чем 70 объемн.%, а борной кислоты меньше, чем 30 объемн.%, при наплавке и охлаждении композиционного припоя образуется где-то стеклообразная масса, покрытая множеством трещин, а где-то (особенно в порах) в виде сухого порошка. Такой флюс способствует коррозии покрытия, его необходимо вымывать из объема покрытия. В случае, когда флюс содержит меньше буры, чем 70 объемн.%, а борной кислоты - больше 30 объемн.%, замечено окисление покрытия после охлаждения, и, следовательно, чтобы избежать дальнейшего окисляющего воздействия флюса, - его необходимо также убирать. Предлагаемое соотношение компонентов флюса позволяет получить полную защиту от окисления как рабочей поверхности стали, так и наплавляемого слоя покрытия на ней.The proposed method uses flux in the form of a saturated solution and with a ratio of components where the borax is greater (70 vol.%), And boric acid is less (30 vol.%) Because at ratios where the borax is greater than 70 vol.%, and boric acid is less than 30 vol.%, when surfacing and cooling the composite solder, a glassy mass is formed somewhere, covered with many cracks, and somewhere (especially in the pores) in the form of a dry powder. Such a flux contributes to the corrosion of the coating; it must be washed out of the coating volume. In the case when the flux contains less borax than 70 vol.%, And boric acid - more than 30 vol.%, The coating is oxidized after cooling, and therefore, to avoid further oxidizing effects of the flux, it must also be removed. The proposed ratio of the components of the flux allows you to get full protection against oxidation of both the working surface of the steel and the deposited coating layer on it.
Приготовление насыщенного водного раствора флюса из смеси борной кислоты и буры позволяет иметь мелко- и крупнокристаллическую фракции, что необходимо для использования мелкокристаллической фракцией офлюсовывания пор и капилляров и крупнокристаллической совместно с мелкокристаллической - для повышения качества объемного флюсования в процессе нанесения покрытия наплавкой припоя. Такой флюс хорошо проникает в пустоты, а при нагреве его до 300-350°С получаем плотное прочное немажущееся покрытие в первом слое и такое же по свойствам, но пористое покрытие над первым слоем. Это значительно упрощает процесс офлюсования поверхностей с любым наклоном к горизонтальной плоскости, что необходимо при офлюсовывании множества рабочих поверхностей такого абразивного инструмента, как фреза.The preparation of a saturated aqueous flux solution from a mixture of boric acid and borax makes it possible to have a finely and coarse-grained fraction, which is necessary for using the fine-grained fraction of the fluxing of pores and capillaries and coarse-grained and fine-grained to increase the quality of volume fluxing in the process of applying a solder surfacing coating. Such a flux penetrates well into voids, and when it is heated to 300-350 ° C, we get a dense strong non-smearing coating in the first layer and the same properties, but a porous coating over the first layer. This greatly simplifies the process of fluxing surfaces with any inclination to the horizontal plane, which is necessary when fluxing many working surfaces of such an abrasive tool as a milling cutter.
В способе прототипа флюс после нанесения на рабочие поверхности фрезы и термостатировании его при 60-80°С становится агрессивным из-за большего количества борной кислоты (70 объемн.%), а после окончательной сушки - отходит от поверхности в виде свободного порошка смеси. Предлагаемый способ до 200°С выводит влагу из офлюсованных слоев, а затем при 300-350°С плотно закрепляет, что многократно экспериментально подтверждено. В отличие от прототипа в процессе наплавки композиционного припоя вначале расплавляется флюс, находящийся на рабочей поверхности фрезы, далее подают в зону наплавки одновременно сухую смесь того же состава флюса, что и ранее, и расплавляют пруток композиционного припоя вместе с флюсом. При газопламенной наплавке покрытие абразивного слоя на рабочую поверхность фрезы имеет значительные преимущества перед способом прототипа, т.к. рабочая поверхность постоянно находится в наклонном состоянии, припой контактирует только с сухим флюсом, что способствует уменьшению порообразования, получению более качественных плотных слоев покрытия. И наиболее отличительным признаком предлагаемого способа является заполнение образующих пор в расплаве, а затем и в охлаждении покрытия расплавленным флюсом. Т.е. сначала флюс, сухая смесь борной кислоты и бура, флюсует расплав припоя, не давая ему окисляться, а затем упрочняет его дополнительно, заполняя поры, да и трещины (если они появились) тугоплавким стеклоприпоем, каковым является расплав флюса. Впервые флюс становится необходимым для покрытия и не играет отрицательной роли, как ранее (и в прототипе в том числе).In the prototype method, the flux after application to the cutter working surfaces and thermostating at 60-80 ° C becomes aggressive due to the greater amount of boric acid (70 vol.%), And after the final drying it leaves the surface in the form of a free mixture powder. The proposed method up to 200 ° C removes moisture from the fluxed layers, and then at 300-350 ° C tightly fixes, which is repeatedly experimentally confirmed. In contrast to the prototype, in the process of surfacing composite solder, the flux located on the working surface of the cutter is first melted, then a dry mixture of the same flux composition as before is fed into the surfacing zone and the composite solder bar is melted together with the flux. When gas-flame surfacing, the coating of the abrasive layer on the working surface of the cutter has significant advantages over the prototype method, because the working surface is constantly in an inclined state, the solder is in contact only with dry flux, which helps to reduce pore formation, to obtain better dense coating layers. And the most distinctive feature of the proposed method is the filling of the forming pores in the melt, and then in the cooling of the coating with molten flux. Those. first, the flux, a dry mixture of boric acid and borax, fluxes the solder melt, preventing it from oxidizing, and then strengthens it additionally, filling the pores, and even cracks (if they appear) with refractory glass solder, which is the flux melt. For the first time, the flux becomes necessary for coating and does not play a negative role, as before (including in the prototype).
Этот отличительный признак был выявлен неожиданно, в то время, когда понадобилось приготовить образцы для металлографического исследования. Для резки с охлаждением понадобилась электроэрозионная резка. Но она не смогла быть осуществлена из-за того, что стеклоприпой не электропроводен и изолировал весь образец. Поскольку на буровой в скважине присутствует жидкость, то на абразивный инструмент воздействуют блуждающие электрические токи. В результате образования гальванических пар в абразивном покрытии инструмент разрушается. Предлагаемый способ позволяет за счет образования стеклоприпоя не только повысить трещиностойкость, увеличить прочность и стойкость инструмента, но и уберечь от губительного электрохимического воздействия. Таким образом, заявленный способ соответствует критериям \новизна\ и \существенные отличия\. Он имеет практическое применение. Предполагается его применять в ООО \БИТТЕХНИКА\ и других организациях при изготовлении бурового режущего инструмента различного назначения и типа. Металлографические исследования подтвердили получение покрытий предлагаемым способом высокого качества.This distinguishing feature was revealed unexpectedly, at a time when it was necessary to prepare samples for metallographic research. For cutting with cooling, EDM cutting was required. But it could not be implemented due to the fact that the glass solder is not electrically conductive and isolated the entire sample. Since fluid is present at the borehole in the well, stray electric currents act on the abrasive tool. As a result of the formation of galvanic pairs in the abrasive coating, the tool is destroyed. The proposed method allows due to the formation of glass solder not only to increase crack resistance, increase the strength and resistance of the tool, but also to protect it from harmful electrochemical effects. Thus, the claimed method meets the criteria of \ novelty \ and \ significant differences \. It has practical application. It is supposed to be used in LLC \ BITTEHNIKA \ and other organizations in the manufacture of drilling cutting tools for various purposes and types. Metallographic studies confirmed the receipt of coatings by the proposed method of high quality.
Предлагаемый способ нанесения покрытия наплавкой припоя на поверхность конструкционной стали реализован следующим образом.The proposed method of coating by surfacing solder on the surface of structural steel is implemented as follows.
Для изготовления абразивного инструмента типа фреза используют корпус фрезы с площадками, установленными под углом к оси корпуса, являющимися после наплавки абразивного покрытия на них, т.е. режущими кромками. Корпус выполнен из стали марки 40 по ГОСТ 1050-74. Поверхность будущих режущих кромок офрезеровывают на глубину, рассчитанную исходя из заданной высоты режущей части фрезы. Поверхность при этом становится шероховатой. Шероховатость регулируется режимом фрезерования. После фрезерования поверхность кромок тщательно промывают органическим растворителем, преимущественно ацетоном как более быстро и без следа испаряемым растворителем, добиваясь не только того, чтобы очистить и обезжирить поверхность, а и освободить от засорения и замасливания поры и капилляры на ней. Заранее готовят флюс для офлюсовывания поверхности кромок. Для этого известным способом готовят насыщенный водный раствор смеси борной кислоты, взятой в количестве 30 объемн.%, с бурой, взятой в количестве 70 объемн.%, как оптимальный состав, проявляющий максимальную активность, обладающий отличными изолирующими свойствами. Воду над кристаллами сливают, а густую часть смеси наносят (кисточкой, шпателем и т.д.) на поверхность кромок в несколько слоев. После того, как нанесли первый слой, который проник в поры и капилляры и равномерно распределился по всей поверхности, нагревают корпус фрезы до 300-350°С для испарения воды и плотного закрепления флюсового покрытия на поверхности кромок. Затем наносят слои флюса до тех, пока не получим достаточной (~0,5 толщины высоты покрытия абразивным припоем) массы флюса, определяемой экспериментально, продолжая нагрев при этой же температуре, пока не закончится испарение воды и не образуется не гигроскопичный пористый слой флюса на первом плотном слое флюса. Берут готовый припой, содержащий наполнитель - частицы твердого сплава (ВК-8) -30-40 объемн.% и связку (МНКоМц-49-9-02-02) 60-70 объемн.%, в виде композиционного припоя и в форме прутка. Под заданным углом к поверхности кромки фрезы устанавливают пруток и дозатор флюса. Дозатор флюса - это устройство, представляющее собой емкость с отводом в виде трубки, но из тугоплавкого материала (например вольфрама) в той части, где она находится вблизи пламени горелки.For the manufacture of an abrasive tool such as a mill, a mill body is used with platforms installed at an angle to the axis of the body, which are, after welding the abrasive coating onto them, i.e. cutting edges. The case is made of steel grade 40 according to GOST 1050-74. The surface of future cutting edges is milled to a depth calculated based on a given height of the cutting part of the cutter. The surface becomes roughened. The roughness is controlled by the milling mode. After milling, the surface of the edges is thoroughly washed with an organic solvent, mainly acetone, as the solvent evaporates more quickly and without a trace, achieving not only to clean and degrease the surface, but also to free from clogging and oiling of the pores and capillaries on it. A flux is prepared in advance for the fluxing of the edges. To do this, in a known manner, a saturated aqueous solution of a mixture of boric acid, taken in an amount of 30 vol.%, With borax taken in an amount of 70 vol.%, Is prepared as the optimal composition, exhibiting maximum activity, with excellent insulating properties. Water is drained over the crystals, and a thick part of the mixture is applied (with a brush, spatula, etc.) to the surface of the edges in several layers. After applying the first layer, which penetrated into the pores and capillaries and evenly distributed over the entire surface, the cutter body is heated to 300-350 ° C to evaporate water and tightly fix the flux coating on the edge surface. Then, flux layers are applied until we obtain a sufficient (~ 0.5 thickness of the coating height with abrasive solder) flux mass determined experimentally by continuing heating at the same temperature until the water evaporates and a non-hygroscopic porous flux layer is formed on the first a dense layer of flux. Take ready-made solder containing filler - hard alloy particles (VK-8) -30-40 vol.% And a bunch (MNKOMTs-49-9-02-02) 60-70 vol.%, In the form of composite solder and in the form of a bar . At a given angle to the surface of the edge of the cutter, a bar and a flux dispenser are installed. A flux dispenser is a device that is a container with a pipe outlet, but made of refractory material (such as tungsten) in the part where it is located near the burner flame.
Трубка имеет кран для перекрывания и прекращения поступления флюса в зону наплавки или заглушку в емкости в переходной части к трубе. Флюс, находящийся в емкости, готовится предварительно. Состав флюса - борная кислота - 30 объемн.% и бура - 70 объемн.%. Смесь компонентов высушивают при температуре 200°С (вся вода из борной кислоты уходит при 100-150°С, а из буры - при 200°С). Емкость герметично закрыта, и флюс в зону наплавки к расплаву припоя поступает сухим и не создает условий для порообразования в покрытии и на границе с поверхностью кромки. После подачи струи газа из ацетиленово-кислородной горелки композиционный припой с торца расплавляется и покрывает поверхность кромки, на которой газовая струя одновременно расплавляет слои флюса, защищающие от окисления ее. Подаваемый из дозатора флюс способствует лучшей растекаемости припоя, улучшает смачиваемость связкой поверхности частиц твердого сплава, что очень важно для получения прочных адгезионных связей между компонентами и получению высококачественного покрытия, обладающего улучшенными эксплуатационными свойствами. В процессе наплавки покрытия идет и процесс испарения компонентов связки, газообразование. Поэтому несмотря на то, что способ решает проблему порообразования из-за присутствия воды в зоне наплавки, остается проблема порообразования как результат химической реакции и испарения более легкоплавкой составляющей. Эта проблема решается способом следующим образом. Образующиеся поры заполняются расплавленным флюсом того же состава. За счет этого покрытие становится сплошным и с адгезионным упрочнением стенок пор со стеклообразным тугоплавким припоем внутри них (каковым является флюс после расплавления смеси). Таким образом получаем рабочую поверхность режущего инструмента с улучшенными эксплуатационными свойствами (см. табл.1).The tube has a crane for shutting off and stopping the flow of flux into the surfacing zone or a plug in the tank in the transitional part to the pipe. The flux in the tank is prepared in advance. The composition of the flux - boric acid - 30 vol.% And borax - 70 vol.%. The mixture of components is dried at a temperature of 200 ° C (all water from boric acid leaves at 100-150 ° C, and from borax - at 200 ° C). The container is hermetically closed, and the flux into the surfacing zone to the solder melt enters dry and does not create conditions for pore formation in the coating and at the boundary with the edge surface. After a gas stream is supplied from an acetylene-oxygen burner, the composite solder from the end melts and covers the edge surface on which the gas stream simultaneously melts the flux layers that protect it from oxidation. The flux supplied from the dispenser contributes to better solder flowability, improves the wettability of the surface of the hard alloy particles by the bond, which is very important to obtain strong adhesive bonds between the components and to obtain a high-quality coating with improved performance properties. In the process of surfacing the coating is the process of evaporation of the components of the bundle, gas. Therefore, despite the fact that the method solves the problem of pore formation due to the presence of water in the surfacing zone, there remains the problem of pore formation as a result of a chemical reaction and evaporation of a more fusible component. This problem is solved by the method as follows. The resulting pores are filled with molten flux of the same composition. Due to this, the coating becomes continuous and with adhesive hardening of the pore walls with a glassy refractory solder inside them (which is the flux after melting the mixture). Thus, we obtain the working surface of the cutting tool with improved operational properties (see table 1).
7060
70
3040
thirty
1,31,03
1.3
52,8834,4
52.88
40,6833.39
40.68
7060
70
3040
thirty
0,80.8
0.8
60,745.4
60.7
76,8756.75
76.87
Эксперимент проводили при использовании прутка (композиционный припой) состава МНСоМц-49-9-02-02 (Cu - 49%; Ni -9%; Со - 0,2%; Mn - 0,2%, остальные - Zn). Частицы твердого сплава брали 0,5-5 мм. Фрезеруемый образец изготовлен из стали 40. Параметры фрезерования: частота вращения 1,6 с-1, осевая нагрузка - 7,5 МПа, промывочная жидкость - вода. Интервал времени для всех опытов одинаков и равен 1 часу. За показатели фрезерования были приняты объем металла фрезеруемого объекта и износ в единицу времени, а также удельная производительность.The experiment was carried out using a bar (composite solder) of the composition MNSoMts-49-9-02-02 (Cu - 49%; Ni-9%; Co - 0.2%; Mn - 0.2%, the rest - Zn). Particles of hard alloy were taken 0.5-5 mm. The milled sample is made of steel 40. Milling parameters: rotation speed 1.6 s -1 , axial load - 7.5 MPa, flushing liquid - water. The time interval for all experiments is the same and equal to 1 hour. For the milling indicators, the metal volume of the milled object and the wear per unit time, as well as the specific productivity, were taken.
Результаты исследования (см. табл.) показали, что по сравнению с известным предлагаемый способ нанесения покрытия припоем поверхности конструкционной стали позволяет получить режущий инструмент, обладающий способностью более эффективно и производительно осуществлять объем фрезеруемого материала (в 1,2-1,5 раза), а износ самого покрытия уменьшить (в 1,5-1,6 раз). Эффективность флюса предлагаемого состава увеличилась многократно в связи с использованием смеси буры и борной кислоты. Найден оптимальный вариант в процентном отношении использования смеси, т.к. бура начинает активизироваться после 900°С и дает хрупкое стекло или остается в виде порошка на стенках пор. Использование борной кислоты в большем количестве провоцирует ее \работать\ как кислота, что не допустимо при наплавке, т.к. она разрушающе действует на частицы твердого сплава, так и на связку (припой). При оптимальном соотношении (как предложено в способе) действие флюса и во время предварительного нанесения его на поверхность стали и в процессе наплавки носит восстановительный характер. Об этом свидетельствует высокое качество границы наплавки, блестящая поверхность покрытия и блестящая поверхность пор (наблюдаемая в изломе образца).The results of the study (see table) showed that, in comparison with the known, the proposed method for applying solder to the surface of structural steel allows to obtain a cutting tool with the ability to more effectively and efficiently realize the volume of the milled material (1.2-1.5 times), and the wear of the coating itself to reduce (1.5-1.6 times). The efficiency of the flux of the proposed composition has increased many times due to the use of a mixture of borax and boric acid. The optimal option was found as a percentage of the use of the mixture, because the borax begins to activate after 900 ° C and gives a brittle glass or remains in the form of powder on the pore walls. The use of boric acid in large quantities provokes it \ work \ as an acid, which is not permissible during surfacing, because it has a destructive effect on the particles of the hard alloy and on the bundle (solder). At the optimum ratio (as proposed in the method), the action of the flux during the preliminary application of it to the surface of the steel and during the surfacing process is of a restorative nature. This is evidenced by the high quality of the surfacing border, the shiny surface of the coating and the shiny surface of the pores (observed in the fracture of the sample).
Заполнение расплавленным флюсом пор дает новое решение при использовании флюса. До предлагаемого способа флюс необходимо было убирать после пайки, наплавки - они разрушали покрытие и сталь, на которую наплавляли припой. Предлагаемый способ позволил флюсу работать как стеклоприпой в ослабленных местах покрытия (в порах), который обладает следующими ценными качествами. Покрытие представляет собой композиционный материал, содержащий припой металлический, частицы твердого сплава и стеклоприпой, усиливающий всю систему в целом (смачиваемость, адгезия, трещиностойкость, износостойкость повышаются). Рост и развитие образовавшихся трещин в процессе эксплуатации режущего инструмента сдерживает стеклоприпой как вязкая составляющая композиции, поскольку резание связано с повышением температуры в зоне резания.Filling with molten flux pores gives a new solution when using flux. Before the proposed method, the flux had to be removed after soldering, surfacing - they destroyed the coating and the steel on which the solder was deposited. The proposed method allowed the flux to work as a glass solder in weakened areas of the coating (in the pores), which has the following valuable qualities. The coating is a composite material containing metal solder, hard alloy particles and glass solder, reinforcing the entire system as a whole (wettability, adhesion, crack resistance, wear resistance increase). The growth and development of cracks formed during the operation of the cutting tool is restrained by glass brazing as a viscous component of the composition, since cutting is associated with an increase in temperature in the cutting zone.
Источники информацииSources of information
1. С.В.Лашко, Н.Ф.Лашко. Пайка металлов. М.: Машиностроение, 1988 г. (стр. 28-30, 46-160) (аналог).1.S.V. Lashko, N.F. Lashko. Soldering of metals. M .: Engineering, 1988 (pp. 28-30, 46-160) (analogue).
2. Г.П.Фетисов. Сварка и пайка в авиационной промышленности. М.: Машиностроение, 1983 г., с.148-181 (прототип).2. G.P. Fetisov. Welding and soldering in the aviation industry. M .: Engineering, 1983, p.148-181 (prototype).
3. Справочник машиностроителя (в 6 т.) (под ред. Э.А.Сателя), т.5, кн.1, М., 1964 г., с.295 (аналог).3. The reference book of the machine builder (in 6 volumes) (under the editorship of E.A. Satel), volume 5, book 1, M., 1964, p. 295 (analogue).
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2004104025/02A RU2260503C1 (en) | 2004-02-11 | 2004-02-11 | Method of application of coating by surface welding of solder on structural steel surface |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2004104025/02A RU2260503C1 (en) | 2004-02-11 | 2004-02-11 | Method of application of coating by surface welding of solder on structural steel surface |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2004104025A RU2004104025A (en) | 2005-07-20 |
| RU2260503C1 true RU2260503C1 (en) | 2005-09-20 |
Family
ID=35842209
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2004104025/02A RU2260503C1 (en) | 2004-02-11 | 2004-02-11 | Method of application of coating by surface welding of solder on structural steel surface |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2260503C1 (en) |
-
2004
- 2004-02-11 RU RU2004104025/02A patent/RU2260503C1/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| ФЕТИСОВ Г.П. Сварка и пайка в авиационной промышленности. - М.: Машиностроение, 1983, с.148. * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2004104025A (en) | 2005-07-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6344237B1 (en) | Method of depositing flux or flux and metal onto a metal brazing substrate | |
| EP0899060B1 (en) | Bond for abrasive tool | |
| CN106881671A (en) | A kind of multi-layered brazing diamond tool and preparation method thereof | |
| US6317913B1 (en) | Method of depositing flux or flux and metal onto a metal brazing substrate | |
| BR9908695A (en) | Superabrasive wire saw and method for making the saw | |
| DE102006055994A1 (en) | Method for applying a coating to a component and component | |
| CN110977248B (en) | Wear-resistant flux-cored composition, wear-resistant welding wire, and preparation method and application thereof | |
| US6187388B1 (en) | Method of simultaneous cleaning and fluxing of aluminum cylinder block bore surfaces for thermal spray coating adhesion | |
| CN101618471B (en) | Metal surface vitrification method | |
| US6245443B1 (en) | Removable bond for abrasive tool | |
| RU2260503C1 (en) | Method of application of coating by surface welding of solder on structural steel surface | |
| EP2547482B1 (en) | A method for brazing a surface of a metallic substrate | |
| WO2014207790A1 (en) | Laser-processed component manufacturing method and laser processing method | |
| EP1663568B1 (en) | Soldering work piece, soldering method and heat exchanger | |
| Ding et al. | Removal of oxide film and wetting behavior of Sn9Zn–xSiC composite solder on 6061 aluminum alloy with activated organic water-soluble flux | |
| CN102021566A (en) | Method for manufacturing anticorrosive coating on boiler tube of coal-powder boiler | |
| CN111088485A (en) | Magnesium-based composite material based on gradient cladding and preparation method thereof | |
| Zhao et al. | Laser cladding Ti coated CBN/CuSnTi alloy on steel for grinding tools of ocean ship | |
| RU2347000C2 (en) | Method of fabricating rod made out of hard alloy composite for soldering on surface of cutting tool | |
| RU2262430C1 (en) | Flux for soldering hard-alloy solder onto surface of tool steel | |
| RU2457935C2 (en) | Method of making abrasive tool from superhard materials | |
| SU1060376A1 (en) | Composition for limiting the solder spreading | |
| Wielage et al. | Thermally sprayed solder/braze filler alloys for the joining of light metals | |
| CN116117312A (en) | Laser welding method for hard alloy and high-carbon alloy steel | |
| RU2346798C2 (en) | Flux for high-temperature welding of hard alloys by copper-based solders |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20190212 |