SI9600034A - DVOSTRANSKI LAMELNI SKOBELNI NOŽ ZA OBDELAVO KOVIN, LESA ITD., SESTAVLJEN IZ NOSILNE LAMELE IZ KONSTRUKCIJSKEGA JEKLA IN DVEH ENAKO DOLGIH VENDAR OŽJIH IN TANJŠIH LAMEL IZ KARBIDNE TRDINE WC-Co - Google Patents

Abstract

Opisana je konstrukcija dvostranskega lamelnega skobelnega noža za obdelavo kovin, lesa itd., ki je sestavljen iz nosilne lamele iz konstrukcijskega jekla (1) in dveh enako dolgih vendar ožjih in tanjših lamel iz karbidne trdine WC-Co (2). Povečanje vezne trdnosti in zmanjšanje notranjih napetosti pri spajanju lamelarnih karbidnih trdnin na konstrukcijsko jeklo izvedemo v smislu izuma tako, da na mesto spoja, med karbidno trdino in jeklo nanesemo dodajni material na osnovi Cu-Ni s specifično kemijsko sestavo in granulacijo (3). Podani so osnovni parametri za izvedbo visokotemperaturnegavakuumskega spajkanja nožev, z dodajnim materialom na osnovi Cu-Ni.

Description

Predmet izuma je dvostranski lamelni skobelni nož za obdelavo kovin, lesa itd., ki so sestavljeni iz nosilne lamele iz konstrukcijskega jekla in dveh enako dolgih vendar ožjih in tanjših lamel iz karbidne trdine WC-Co.

Področje tehnike v katero spada izum

Izum je s področja strojništva in se nanaša na dvostranski lamelni nož sestavljen iz nosilne lamele izdelane iz konstrukcijskega jekla in dveh ožjih in tanjših lamel iz karbidne trdine vrste WC-Co. Osnovna lamela iz konstrukcijskega jekla in lameli iz karbidne trdine so spojene po postopku visokotemperatumega vakuumskega spajkanja z dodajnim materialom na osnovi Cu-Ni.

Tehnični problem

Dosedanja konstrukcija enostranskih lamelnih skobelnih nožev za obdelavo kovin, lesa itd je sestavljena iz nosilne lamele izdelane iz konstrukcijskega jekla in enako dolge vendar ožje in tanjše lamele, ki je izdelana iz karbidne trdine vrste WC-Co. Poznano je, da je karbidno trdino in jeklo možno dovolj trdno združiti le s spajkanjem. Zaradi visokih temperatur, ki se razvijejo pri obdelavi lesa je uporabno le trdo spajkanje. Sedaj se enostranski lamelni skobelni noži izdelujejo s plamenskim spajanjem posameznih nožev. Trdo spajkanje karbidnih trdin na konstrukcijsko jeklo je tehološko zelo zahteven problem, ker imata jeklo in karbidna trdina zelo različen razteznostni koeficient. Zaradi načina dela se noži krivijo, zato je potrebno precej ročnega dela za ravnanje, ki zaradi majhne duktilnosti karbidne trdine še poveča izmet. Dodajni material pri plamenskem trdem spajkanju, je na osnovi srebra in zato razmeroma drag. Za aktiviranje površine, ki jo na ta način spajkamo je potrebno dodajati talila, to pa zahteva kasnejše zamudno in drago čiščenje. Vezna trdnost, ki jo dosežemo, je zaradi napak v vezni plasti < 450 N/mm². Zato je obstajala potreba, da se uvede tak tehnološki postopek spajanja karbidnih trdin na konstrukcijsko jeklo in izdela tak dodajni material, ki omogoča doseganje visokotrdnostnih spojev (vezna trdnost > 450 N/mm²), brez dodatka talil in dodajnim materialom, ki ima sposobnost kompenziranja notranjih napetosi, ki se pojavijo v veznem spoju zaradi velikih razlik v razteznostnem koeficientu med karbidno trdino in konstrukcijskim jeklom.

Stanje tehnike

Na splošno je znano, da se za segrevanje pri spajkanju karbidnih trdin vrste WC-Co na konstrukcijska jekla uporablja lokalno plamensko ali induktivno segrevanje, oziroma segrevanje v pečeh s plinsko atmosfero (H₂) do 950 °C. Pomanjkljivost takega načina segrevanja je predvsem v tem, da dosežemo spoje, ki imajo vezno trdnost < 450N/mm², ob dodatku talil in dodajnih materialih običajno na osnovi srebra. Zaradi lokalnega segrevanja, se pri ohlajanju pojavijo še dodatne notranje napetosti, ki sam spoj oziroma enostranski skobelni nož še dodatno močno deformirajo. Po spajkanju je potrebno uporabiti zamudne in drage tehnološke operacije ravnanja (problem velikega izmeta zaradi slabe duktilnosti karbidne trdine) in čiščenja. Poznano je, da se za homogeno segrevanje danes uporabljajo tudi visokotemperatume vakuumske peči, ki imajo delovne temperature do 1320 °C in možnost izenačenja temperature znotraj delovnega področja na ± 5°C. Prednost vakuumskih peci je tudi ta, da za aktiviranje površin, ki jih spajkamo ne potrebujemo več talil, dodajni material ima lahko višjo temperaturo spajkanja, reže so ožje, kar omogoča doseganje vezne trdnosti, ki je > 450 N/mm², Po visokotemperatumem spajkanju odpadejo zamudni in dragi postopki čiščenja in ravnanja. Zaradi homogenega segrevanja in kontroliranega ohlajanja se izognemo pojavu napetosti zaradi lokalnega oziroma nehomogenega segrevanja in nekontroliranega ohlajanja. Dodajni material na osnovi Cu-Ni, zaradi svojih specifičnih lastnosti v veliki meri kompenzira pojav notranjih napetosti, kar močno zmanjša deformacije. Pri pravilno izbrani konstrukciji spoja in uporabi vpenjalnih orodij pa deformacij ni. Zaradi zelo zahtevnega spajanja karbidne trdine na konstrukcijsko jeklo, izdelujejo le enostranske lamelne skobelne nože. Sedanji način izdelave nožev ni konkurenčen po kakovosti in stroških, zato brez temeljite spremembe konstrukcije in tehnologije izdelave nožev za skoblanje ni mogoče pričakovati izdelavo nožev na kakovostni ravni, ki jo zahteva trg in je cenovno sprejemljiva.

Opis rešitve tehničnega problema

Izdelali smo dvostranski lamelni skobelni nož za obdelavo kovin, lesa itd. prikazan na sl. 1 dvostranski lamelni skobelni nož za obdelavo kovin, lesa itd. po izumu v aksonometrični projekciji, kije sestavljen iz nosilne lamele iz konstrukcijskega jekla (1) in dveh enako dolgih vendar ožjih in tanjših lamel iz karbidne trdine WC-Co (2). Povečanje vezne trdnosti in zmanjšanje notranjih napetosti pri spajanju lamelamih karbidnih trdin na konstrukcijsko jeklo izvedemo v smislu izuma tako, da na mesto spoja, med karbidno trdino in jeklo nanesemo dodajni material na osnovi Cu-Ni s specifično kemijsko sestavo in granulacijo (3). Dvostranske lamelne skobelne nože, ki jih spajamo, vpnemo v posebno za dani primer razvito vpenjalno orodje in založimo v visokotemperatumo vakuumsko peč. Dele enakomerno s predpisano hitrostjo segrevamo v visokem vakuumu do temperature 650°C in jih zadržujemo na tej temperaturi določen čas zato, da izpari vezivo, ki smo ga dodali dodajnemu materialu zaradi lažjega nanosa in leplenja lamel iz karbidne trdine na konstrukcijsko jeklo, pri sobni temperaturi. Temu sledi segrevanje na temperaturo 940°C in zadrževanje na tej temperaturi zato, da v pogojih visokega vakuuma in pri visoki temperaturi aktiviramo površino, odparijo se oksidi in nečistoče. Le ti preprečujejo omočitev površine, ki jo spajkamo, z dodajnim materialom. Nato sledi hitro segrevanje do optimalne temperature spajkanja in zadrževanje na tej temperaturi točno določen čas, ki je potreben, da potečejo vsi difuzijski procesi, pri čemer se spremeni kemijska sestava dodajnega materiala - posledično se zviša temperatura njegovega tališča. Kemijska sestava dodajnega materiala na osnovi zlitine Cu-Ni, je tako uravnotežena, da omogoča v vezni plasti, pri kontroliranem ohlajanju, lezenje stijenega vendar še plastičnega dodajnega materiala. Na ta način delno kompenziramo notranje napetosti, ki se pojavijo v vezni plasti, kot posledica zelo različnih razteznostnih koeficientov. Zaradi uravnotežene kemijske sestave, med zadrževanjem na temperaturi spajkanja in kasnejšim ohlajevanjem ne nastajajo krhke intermetalne faze, ki bi lahko negativno vplivale na vezno trdnost spoja. Ker ni prisotnih talil je debelina vezne plasti < 70 pm. To omogoča, da dosežemo vezno trdnost > od 450 N/mm².

Primer

Dvostranski lamelni skobelni nož je sestavljeni iz osnovne lamele 5x32x400mm, ki je izdelan iz konstrukcijskega jekla, z dvostransko izdelanima utoroma 1,6x1 lx400mm za namestitev dveh lamel iz karbidne trdine dimenzij l,6xl2x400mm. V utore nanesemo tanko plast mešanice dodajnega materiala na osnovi zlitine Cu-Ni in veziva, da spoj utrdimo pri sobni temperaturi. Dvostranske lamelne nože vložimo v posebej za to skonstruirano vpenjalno orodje in vse skupaj založimo v visokotemperatumo vakuumso peč s homogenim ohlajanjem pod visokim tlakom. Proces spajkanja pričnemo z vakuumiranjem peči do tlakal,6xlO'¹mbar.Temu sledi segrevanje peči s hitrostjo 10°C/min do temperature 650°C in istočasno vakuumiranje do tlaka 4x10'⁵ mbarov ter zadrževanje 30 min na tej temperaturi. Pri tej temperaturi izpari vezivo in delno nečistoče. Naslednja faza je segrevanje peči s hitrostjo 15°C/min do temperature 940°C in zadrževanje na temperaturi 45 min pri tlaku 4x10'⁵ mbarov. V področju visokega vakuuma aktiviramo kovinsko površino, ki omogoča ustrezno omočljivost in začetek difuzijskih procesov. Ker difuzijski procesi pri teh visokih temperaturah potekajo relativno hitro, moramo nože segreti do optimalne temperature spajkajna čim hitreje, zato v tej fazi segrevamo peč s hitrostjo 30°C/min. Čas zadrževanja na optimalni temperaturi spajkanja je od nekaj lOs do 12min v odvisnosti od kemične sestave dodajnega materiala. Temu sledi faza kontroliranega ohlajanja, kar omogoči v vezni plasti kontolirano lezenje že strjenega vendar še plastičnega dodajnega materiala , brez posledic na vezno trdnost spoja. Za dani primer je bil uporabljen dodajni material, ki je bil posebej razvit za ta namen.

Claims (2)

1. PATENTNI ZAHTEVKI

   1. Dvostranski lamelni skobelni nož, označen s tem, daje dolžine do 1500mm, sestavljen iz nosilne lamele iz konstrukcijskega jekla (1) in dveh enako dolgih vendar ožjih in tanjših lamel iz karbidne trdine WC-Co (2), visokotemperatumo vakuumsko spajkan z dodajnim materialom na osnovi Cu-Ni (3).
2. 2. Postopek visokotemperatumega vakuumskega spajkanja po zahtevku 1, označen s tem, da so tehnološki parametri spajkanja specifični za dani primer, debelina vezne plasti < 70 pm in dosežena vezno trdnost > od 450 N/mm²