Spájkovanie diamantového segmentu a substrátu

Diamantová fréza a substrát sú často spojené spájkovaním, aby sa vytvorili diamantové nástroje. Všetky druhy nástrojov na pílenie, rezanie, brúsenie a vŕtanie, ktoré vidíme v každodennom živote, sú spojené hlavne spájkovaním. Existujú rôzne formy takýchto nástrojov, ale spoje majú svoju spoločnú vlastnosť, to znamená spájkovanie poréznych komplexných kompozitov vyrobených práškovou metalurgiou a legovanej ocele.

 

Pracovné podmienky diamantových nástrojov sú pomerne drsné a vo všeobecnosti sa používajú vo vysokorýchlostnom, vibračnom a vysokoteplotnom prostredí, takže spájkovanie diamantových rezacích hláv je náročné. Aby sa zlepšila pracovná efektivita diamantových nástrojov, neustále sa zvyšujú požiadavky na reznú rýchlosť a rýchlosť posuvu, čo vyžaduje, aby diamantové nástroje mali vyššiu pevnosť spájkovacieho švu. Pri technickom spôsobe zlepšenia pevnosti spájkovacieho švu sa spájkovací materiál a proces spájkovania navzájom spoliehajú a podporujú; technickým spôsobom na zlepšenie účinnosti spájkovania sa proces spájkovania a spájkovacie zariadenie navzájom podporujú a podporujú.

 

Teplota tavenia prídavného kovu na tvrdé spájkovanie úzko súvisí so spekaním hlavy frézy. Teplota tavenia prídavného kovu na tvrdé spájkovanie by sa mala zvoliť podľa teploty spekania; výber pevnosti spájkovacieho prídavného kovu by mal zodpovedať podmienkam používania nástroja. Spájkovací materiál by mal spĺňať nasledujúce podmienky, keď je hlava diamantovej frézy spájkovaná so substrátom: teplota tavenia spájky by mala byť nižšia ako 850 stupňov a čím nižšia, tým lepšie; prídavný kov na tvrdé spájkovanie má dobrú zmáčavosť pre materiál matrice diamantovej reznej hlavy a substrát nástroja a mierne šírenie toku; spájka by tiež mala mať dobrý únavový výkon a stabilitu a môže odolať okamžitým vysokým teplotám 300-400 stupňov; proces spájkovania je ľahko ovládateľný a je možné použiť všeobecné indukčné spájkovanie alebo spájkovanie plameňom.

 

Hlavnými faktormi ovplyvňujúcimi proces spájkovania na mechanické vlastnosti spájkovaných spojov diamantového nástroja sú hrúbka zvarového plechu, predzvarová úprava, doba ohrevu, rýchlosť ohrevu, doba zdržania, úprava po zváraní atď. podmienky zmáčania, pórovitosť, miera inklúzie, hrúbka spájkovacieho švu a zvyškové napätie v tepelne ovplyvnenej oblasti spájkovania atď.

 

Hrúbka spájkovacieho plechu ovplyvňuje hrúbku spájkovacieho švu spoja, čím ovplyvňuje pevnosť v šmyku a únavovú pevnosť spájkovaného spoja. Experimentálny výskum ukazuje, že pri použití rovnakého zloženia spájky a procesu spájkovania na spájkovanie diamantových nástrojov, keď je hrúbka spájkovacieho švu medzi {{0}},20 a 0,28 mm, komplexný výkon spájkovacieho švu je lepšie (hrúbka spájkovacieho prídavného kovu sa môže pri opätovnom zváraní zmenšiť na 0,15 mm). Keď je hrúbka spájkovacieho švu malá, zmáčanie spájky na povrchu spoja reznej hlavy a substrátu nástroja je nedostatočné, čo vedie k nízkej rýchlosti spájkovania a nízkej pevnosti spájkovacieho švu; zároveň cín, olovo a hliník, železo, volfrám, titán a iné prvky difundujú a rozpúšťajú sa do zvaru, čo podporuje krehnutie spájkovaného spoja a znižuje pevnosť spoja. Keď je hrúbka spájkovacieho švu príliš veľká, je ľahké vytvoriť póry v spájkovacom šve, čo znižuje efektívnu spájkovaciu plochu a znižuje pevnosť v šmyku.

 

Tvorba spájkovacieho švu úzko súvisí s celým procesom ohrevu. Faktory, ako je rýchlosť ohrevu, teplota spájkovania, doba zdržania a rýchlosť chladenia, ovplyvnia zmáčavosť a pórovitosť spájkovaného spoja, čím sa zmenia mechanické vlastnosti spoja. Vo výrobnom procese sa často používa vyššia rýchlosť ohrevu na zlepšenie efektivity práce. Ak je rýchlosť ohrevu príliš vysoká, spoj bude mať veľké zvyškové napätie a ovplyvní mechanické vlastnosti zvaru. Kvôli veľkému rozdielu v koeficiente lineárnej rozťažnosti každej zložky v diamantovom segmente je napríklad koeficient lineárnej rozťažnosti karbidu volfrámu, volfrámu a chrómu malý, zatiaľ čo koeficient lineárnej rozťažnosti zinku, olova, cínu, mangánu, kobaltu a iných prvkov je veľký. Deformácia prvku po zahriatí je odlišná, aby sa vytvorilo vnútorné napätie. Ale príliš nízka rýchlosť ohrevu vedie nielen k nízkej efektívnosti výroby, ale tiež zhoršuje oxidáciu kovu spájkovaného švu, čo má nepriaznivé účinky na spoje diamantových nástrojov. Na vyriešenie problému rýchlosti ohrevu je možné použiť dvojstupňový proces ohrevu. Najprv sa obrobok zahreje na 400-500 stupeň a teplota sa určitý čas udržiava, kým sa bude pokračovať v zahrievaní a zváraní. Teplota spájkovania má určitý vplyv na mechanické vlastnosti spoja. Keď je teplota spájkovania príliš vysoká, zinkový prvok v spájkovacom materiáli sa vyparí a spôsobí póry a súčasne sa spájkovací materiál ľahko oxiduje za vzniku troskových inklúzií, čo vedie k zníženiu pevnosti spoja; keď je teplota spájkovania príliš nízka, tekutosť spájkovacieho materiálu je slabá, je ľahké vytvárať troskové inklúzie, spôsobiť falošné zváranie a tiež znížiť pevnosť spoja.

 

Vysokofrekvenčné vibrácie v procese spájkovania môžu zlepšiť rýchlosť spájkovania a znížiť zvyškové tepelné namáhanie. Technológia magnetického pohonu môže zlepšiť energetickú účinnosť, znížiť spotrebu energie a zlepšiť efektivitu práce.

Pred- a následné spracovanie spájkovania má dôležitý vplyv na kvalitu spájkovania. Pred zváraním je potrebné spájkovaný povrch prebrúsiť, aby sa odstránila vrstva oxidu. Je potrebné, aby medzera medzi hlavou brúsneho nástroja a protiľahlou časťou substrátu bola rovnomerná. Bežne používané metódy na odstraňovanie povrchovej oxidovej vrstvy zahŕňajú brúsenie brúsnym strojom, pilovanie a pieskovanie. Diamantové nástroje po zváraní by mali prijať opatrenia na pomalé chladenie alebo uchovanie tepla, aby sa rýchlosť ochladzovania po zváraní čo najviac znížila, čo je výhodné na zníženie tepelného namáhania po zváraní. Ekonomickejším spôsobom výroby je použitie azbestu na uchovanie tepla. Po zváraní zvyčajne na povrchu obrobku zostáva veľké množstvo oxidovej trosky a taviva, ktoré by sa malo vyčistiť pieskovaním, aby sa zabránilo korózii obrobku tavidlom. Po vyčistení obrobku je potrebné skontrolovať kvalitu zvárania spájkovacieho švu. Povrch spájkovacieho švu s dobrou kvalitou zvárania je hladký, hladký, v tvare oblúka a nemá žiadne zjavné póry a praskliny.