Наша мастерская

НАГРЕВ - КОНТАКТОМ

08.10.2013
НАГРЕВ - КОНТАКТОМДля напайки твердосплавных пластин на державки токарных резцов, локальной закалки инструмента, пайки твердыми припоями мелких деталей используют нагрев токами высокой частоты или пламенем газовой горелки. Однако аппаратура ТВЧ громоздка и дорого стоит, она не для домашней мастерской или школьного кружка. Применить же газовую горелку по всем правилам может только сварщик высокой квалификации.
Но есть и еще один, почти забытый в наше время способ нагрева — на контактных машинах. Он наиболее приемлем в домашней, школьной, колхозной или совхозной мастерской, в техническом кружке.
 
Суть его в тепловом воздействии электрического тока на проводник. Выделяемое при этом количество тепла зависит от величины тока, времени его действия на проводник и электрического сопротивления последнего.
 
С учетом этой зависимости мы разработали аппарат, представляющий собой понижающий трансформатор, первичная обмотка которого рассчитана на 220 В, вторичная — на 2 В. Площадь поперечного сечения магнитопровода около 50 см2. Трансформатор закреплен на основании, а контактные шины вторичной обмотки — на прокладке-изоляторе.
 
Основание аппарата изготовлено из листовой стали толщиной 5 мм. Снизу в него ввернуты ножки. В основании прорезаны два окна: меньшее — для вентиляции, большее — для выхода болтов крепления контактных шин на текстолитовом изоляторе толщиной 10 мм. Отверстия по краям изолятора служат для его крепления к основанию.
 
Концы вторичной обмотки трансформатора заведены в отверстия зажимов и зафиксированы болтами (пазы зажимов позволяют деформировать их при затяжке и обеспечивать тем самым надежный электрический контакт).
 
Трансформатор укрыт защитным кожухом и прикреплен к основанию уголками 25X25 мм. К одному из верхних уголков привинчена изоляционная колодка — для соединения проводов первичной обметки с питающим шнуром и включателем аппарата.
 
Так как конструкторы-любители не часто имеют все необходимое для повторения описанной самоделки, рекомендуем начать изготовление аппарата с подбора пакета пластин трансформаторного железа (лучше Ш-образной формы), а уж затем заняться расчетом обмоток.
 
Предположим, что площадь поперечного сечения вашего магнитопровода (Q=a*b) равна 36,8 см2. Тогда мощность вторичной обмотки трансформатора P2 = 36,8*36,8 = 1354,2 Вт, а первичной P1 = 1354,2/0,95 = 1425 Вт. Сила тока I1 = 1425 Вт/220 В = 6,48 А; I2 = 1354,2 Вт/2 В = 677,6 А. Находим площадь поперечного сечения первичной обмотки:
 
S= 6,48 A:2 A/мм2 = 3,24 мм2.
 
Диаметр провода отсюда
 
d1 = 4*3,24/3,14 = 2 мм.
 
Площадь поперечного сечения вторичной обмотки
 
S2 = 677,6 A:2 A/мм2 = 338,8 мм2,
 
а диаметр провода
 
d2 = 4*338,8/3,14 = 20,77 мм.
 
Соответственно определяем число витков:
 
n1 = 220 000/222/36,8 = 270 витков,
 
n2 = 270*2/220 = 2,5 витка.
 
Рис. 1. Аппарат термонагрева.
Рис. 1. Аппарат термонагрева:
1 — защитный кожух, 2 — включатель, 3 — шнур электропитания, 4 — основание, 5 — изолятор, 6 — контактные шины, 7 — зажимы, 8 — болты зажимов, 9 — ножка (4 шт.).
 
Рис. 2. Прижимной рычаг.
Рис. 2. Прижимной рычаг (устанавливается в дополнительно просверливаемое в изоляторе отверстие с резьбой М6):
1 — стойка, 2 — рычаг, 3 — прижим.
 
Рис. 3. Контактный участок аппарата.
Рис. 3. Контактный участок аппарата:
1 — контактные шины (красная медь), 2 — прижимной рычаг, 3 — твердосплавная пластина, 4 — припой, 5 — державка резца, 6 — изолятор основания; А и Б — зоны нагрева.
 
Эффективность и экономичность работы аппарата во многом зависят от величины плоскости соприкосновения тела резца с контактными шинами. Количество тепла, выделяемое при прохождении электрического тока, зависит от сопротивления проводника в местах контакта. При большой плоскости соприкосновения выделяется мало тепла при значительном расходе электроэнергии. И наоборот, при малой плоскости выделяется много тепла, что приводит к мгновенному нагреву контактирующего слоя. Чтобы избежать оплавления металла и нарушения контакта, площадь соприкосновения подбирается опытным путем.
 
При расположении тела резца на шинах, как показано на рисунке 3, очаг возникновения тепла будет располагаться в зоне А; в зоне Б визуально наблюдаемого очага тепла не возникает из-за большой поверхности соприкосновения.
 
Перед пайкой (в том числе твердосплавных пластин к державкам резцов) необходимо выполнить ряд подготовительных операций, чтобы обеспечить хорошую растекаемость припоя и смачиваемость им соединяемых деталей. Опорную поверхность пластин шлифуют и обезжиривают. Тан же готовят поверхность под пластину на теле резца: она должна быть прямолинейной, без уступов и завалов по краям. Защита поверхностей деталей от окисления при пайке осуществляется флюсом (бурой).
 
Напайка происходит в такой последовательности. Державку резца располагают на шинах аппарата. Между соединяемыми поверхностями помещают пинцетом припой (обрезок листовой латуни). Для более надежного прижима нагреваемых деталей друг к другу и к контактным шинам служит рычаг, установленный на пластине-изоляторе. В паз рычага вставлен упор, которым и осуществляется прижим твердосплавных пластин к державкам резцов.
 
При включении аппарата зона контакта быстро нагревается, металл плавится, контакт нарушается и процесс прерывается. Избежать этого можно двумя способами: работая в прерывистом режиме и плавно подавая напряжение на обмотки. В первом случае аппарат включается на 1,5—2 с, затем выключается. В момент отключения тепло передается от места контакта по телу резца, не оплавляя металл.
 
Плавную подачу напряжения можно обеспечить ЛАТРом. Увеличивая напряжение, добиваются того же результата, что и в первом случае: тепло волнами распространяется по державке от места контакта, обеспечивая нагрев до температуры плавления припоя. Контроль за процессом пайки осуществляется визуально.
 
Такие режимы дают скорость нагрева державки в пределах 80 — 100 град/с. Это уменьшает внутренние напряжения и предотвращает появление трещин в твердосплавных пластинах. Чтобы избежать появления трещин в паяном шве, необходимо медленное охлаждение.
 
Качественный паяный шов должен быть не толще 0,1 мм. Протяженность непропаянных мест не должна превышать 10%.
 
При отсутствии твердых сплавов в качестве режущих пластин можно использовать обломки фрез, сверл и других инструментов. Обломкам придается необходимая форма на заточном станке, или они нагреваются и отковываются до получения стержня прямоугольного сечения, который при повторном нагреве разрубается зубилом на отдельные пластины.
 
Наш аппарат многоцелевого назначения. Кроме изготовления резцов, его можно использовать и для локальной закалки инструмента (кернов, зубил, отверток и так далее). Достаточно прикоснуться к контактным шинам той частью инструмента, которую необходимо закалить, и подержать так несколько секунд. Температуру нагрева контролируют визуально, по цвету металла. При этом необходимо соблюдать меры предосторожности: работать в рукавицах и защитных очках на заземленном аппарате.
 
А. БОБРОВНИКОВ, В. ЗИНЮК, г. Мурманск




Рекомендуем почитать
  • РЕЖЕМ ТРИПЛЕКС

    РЕЖЕМ ТРИПЛЕКСУверен, что многие самодеятельные автоконструкторы при изготовлении машины сталкиваются с проблемой остекления кузова. Большинство из них выходят из положения, «привязываясь» к размерам и формам автомобильных стекол, исполь зуемых на серийных моделях. Я же рискнул взяться за оснащение своего «джипа» стеклами типа триплекс, обрезанными под необходимые размеры самостоятельно. Для этого использовал алмазный резец. С обеих сторон триплекса прочертил им риски, которые простучал до появления трещины по всей длине. Затем удаляемую часть прогрел пламенем спиртовки. Соединяющая слои триплекса пленка разогрелась, что позволило оттянуть части стекла до появ ления между ними зазора. После чего мне осталось разрезать пленку острым ножом, а неровные кромки стекла притупить наждачной бумагой.

Добавить комментарий

Защитный код
Обновить

ПОДПИСЫВАЙТЕСЬ VK FB


Нашли ошибку? Выделите слово и нажмите Ctrl+Enter.