Znalostné body spájkovania diamantových nástrojov (časť 2)

Kľúčové slová: Diamond, Diamond Tools, Brazing Materials, Brazing Technology, Aplikácia technológie spájkovania v diamantových nástrojoch

 

V predchádzajúcom článku sme preskúmali aplikáciu spájkovacej technológie v diamantových nástrojoch. Pokračujme v nasledujúcom článku.

Predchádzajúci článok pokrýva:

1. Diamantové nástroje a ich klasifikácie

2. Formy diamantových pripojení

3. Aplikácie spájajúcej technológie v diamantových nástrojoch

4. Difúzne spájanie počas spekania diamantovej matrice

5. Brazenie jednosmerných diamantových nástrojov

 

Tento článok sa týka:

6. Brazenie diamantových segmentov do matrice

7. Brazenie diamantových kompozitov

8. Diamantové spájovacie zariadenia a procesy

9. Vývojové trendy v spájkovaní diamantových nástrojov

10. Záver

 

 

Diamantové nástroje sa často vyrábajú spájaním diamantových tipov a ich substrátov. Brazing je primárnou metódou používanou pri každodenných nástrojoch na rezanie, strihanie, brúsenie a vŕtanie. Zatiaľ čo tieto nástroje prichádzajú v rôznych formách, spoločná kvalita spočíva v spájaní poréznych kompozitov vyrobených z práškovej metalurgie po zliatinovú oceľ.

 

Diamantové nástroje pracujú v drsných podmienkach, ktoré často pracujú pri vysokých rýchlostiach, pod vibráciami a pri vysokých teplotách. Preto sú spájajúce tipy na diamantové náradie náročné. Aby sa zlepšila účinnosť diamantových nástrojov, požiadavky na rýchlosť rezania a rýchlosť posuvu sa neustále zvyšujú, čo zase vyžaduje diamantové nástroje, aby mali vyššiu pevnosť kĺbu Braze. V technickom prístupe k zlepšeniu sily kĺbu Braze, spájajúci materiál a proces spájkovania sa dopĺňajú a navzájom sa posilňujú; V technickom prístupe k zlepšeniu efektívnosti spájkovania, procesu spájkovania a spájkovacieho zariadenia sa navzájom podporujú a posilňujú sa.

 

Teplota topenia kovového výplne spájkovania úzko súvisí so spekaním špičky nástroja a mala by sa zvoliť na základe teploty spekania. Pevnosť kovového kovu spájkovania by sa mala brať do úvahy aj vo svetle prevádzkových podmienok nástroja. Ak sa spájajú špičky s diamantovými nástrojmi na substráty nástrojov, mal by spĺňať nasledujúce požiadavky: teplota topenia spájkovania by mala byť pod 850 stupňov, najlepšie čo najnižšia; Braziaci materiál by mal mať dobrú zmáčateľnosť a vlastnosti mierneho prietoku pre matricu hrotu diamantového nástroja a substrátu nástroja; Braziaci materiál by mal tiež vykazovať dobrý odpor a stabilita únavy, schopný odolať prechodným vysokým teplotám 300-400 stupňov; A proces spájkovania by sa mal ľahko prevádzkovať, pričom by sa mal používať buď konvenčné indukčné spájkovanie alebo plameňové spájkovanie.

 

Proces spájkovania primárne ovplyvňuje mechanické vlastnosti splienených kĺbov Diamond Tool, vrátane hrúbky spájkovacieho listu, ošetrenia pred odvarom, času zahrievania, rýchlosti zahrievania, doby držania a po ošetrení po zváraní. Tieto faktory určujú zmáčateľnosť, pórovitosť, rýchlosť začlenenia, hrúbku švov a zvyškové napätie v zóne postihnutej teplom (HAG).

 

Hrúbka spájkovacieho plachty ovplyvňuje hrúbku švu, ktorá zase ovplyvňuje pevnosť šmyku a pevnosť únavy spázaného kĺbu. Experimentálny výskum ukázal, že keď spájajúce diamantové nástroje s použitím rovnakého kompozície kovového výplne a spájkovania, celkový výkon kĺbu Braze je najlepší, keď je hrúbka kovu plniva medzi 0,20 a 0,28 mm (počas opätovného zváženia sa môže znížiť hrúbka kovu plniva na 0,15 mm). Menšia hrúbka kovu výplne vedie k nedostatočnému zmáčaniu rozhrania medzi špičkou nástroja a základňou nástroja, čo vedie k zlej účinnosti spájkovania a nižšej pevnosti kĺbu. Ďalej, počas procesu spájkovania, prvky ako Cín, olova, hliník, železo, volfrám a titán v špičke nástroja rozptyľujú a rozpúšťajú sa do zvaru, ohromenie kĺbovej štruktúry a znížená sila kĺbu. Nadmerná hrúbka kovu plniva môže ľahko viesť k pórom v kĺbe, čím sa zníži efektívna oblasť spájkovania a zníženie šmykovej pevnosti.

 

Tvorba kovového kovového kovového kovu úzko súvisí s celým procesom vykurovania. Faktory, ako je rýchlosť zahrievania, teplota spájkovania, doba držania a rýchlosť chladenia, môžu ovplyvniť zmáčateľnosť a pórovitosť spájkovaného kĺbu, čím sa zmenia mechanické vlastnosti kĺbu. Počas výroby sa na zlepšenie účinnosti často používajú vyššie rýchlosti zahrievania. Avšak nadmerne vysoké rýchlosti zahrievania môžu viesť k väčšiemu zvyškové napätia v kĺbe, čo ovplyvňuje mechanické vlastnosti zvaru. Vzhľadom na významné rozdiely v koeficientoch lineárnej expanzie rôznych komponentov v Diamond Tool Tips for Príklad, volfrámu karbid, volfrámu a chróm majú nízke koeficienty expanznej lineárnej expanzie, zatiaľ čo zinok, olovo, cín, mangán a kobalt majú vysokú lineárnu expanziu koeficienty-rôzne komponenty-rôzne komponenty zažívajú rôzne deformácie po vykurovaní, generovanie. Avšak nadmerne pomalé rýchlosti zahrievania nielen znižujú účinnosť výroby, ale tiež zhoršujú oxidáciu spájkovacieho kovu, čo negatívne ovplyvňuje kĺb diamantového nástroja. Na riešenie tejto výzvy na vykurovanie sa môže použiť dvojstupňový proces vykurovania: prvé vykurovanie obrobku na 400-500 stupňov, držanie teploty počas určeného obdobia a potom pokračovanie v zahrievaní procesu spájkovania. Teplota spájkovania má významný vplyv na mechanické vlastnosti kĺbu. Nadmerne vysoké spájajúce teploty spôsobujú odparovanie zinku v spájkovacom plnivom, čo vedie k pórom. Okrem toho je výplňový kov náchylný na oxidáciu, produkuje inklúzie trosiek a oslabuje pevnosť kĺbu. Nadmerne nízke spájajúce teploty znižujú plynulosť kovu plniva, čo zvyšuje pravdepodobnosť inklúzií trosiek, čo vedie k falošným zvarom a oslabeniu pevnosti kĺbu.

 

Používanie vysokofrekvenčných vibrácií počas spájkovania môže zlepšiť účinnosť spájkovania a znížiť zvyškový tepelný stres. Technológia riadenia magnetického toku môže zlepšiť energetickú účinnosť, znížiť spotrebu energie a zvýšiť efektívnosť práce.

 

Liečby pred a po chrbte výrazne ovplyvňujú kvalitu spájkovania. Pred zváraním musí byť spájkovacia plocha zeme zeme, aby sa odstránila oxidová vrstva. Pekcia medzi špičkou nástroja a základňou musí byť po brúsení rovnomerná. Bežné metódy na odstránenie vrstiev oxidu povrchu zahŕňajú mletie s mlynou, registrom a pieskovým bodkovaním. Po zváraní by sa diamantové nástroje mali ochladiť pomaly alebo izolované, aby sa minimalizovala rýchlosť chladenia, čo pomáha znižovať tepelné napätie po odpere. Vo výrobe je ekonomickejšou metódou použitie azbestu na izoláciu. Po zváraní si povrch obrobku často zachováva veľké množstvo oxidovej trosky a spájkovacieho toku. Mali by sa vyčistiť pomocou pieskového tlmenia alebo iných metód na zabránenie korózii. Po vyčistení by sa mal Brazing Siv skontrolovať z hľadiska kvality. Dobrý spájkovací šv vykazuje hladký, jasný, zakrivený povrch bez viditeľných pórov alebo trhlín.

 

 

 

Polykryštalický diamantový kompaktný (PDC) je kompozitný kryštál tvorený spekajúcim diamantovým práškom a spojivo s cementovaným karbidom pri vysokej teplote a vysokom tlaku. PDC sa môže pochváliť výhodami, ako je vysoký odpor opotrebenia, vysoký elastický modul, vysoká tvrdosť, izotropia a relatívne vysoká tepelná vodivosť. Nástroje PDC sa stali materiálom výberu pre špičkové nástroje, ako sú nástroje na vŕtanie ropy, vrtáky na ťažbu uhlia a vysokorýchlostné nástroje na vysokej presnosti. Vyplievanie je kľúčovým procesom vo výrobe nástrojov PDC a rozsiahle využívanie PDC kladie vyššie technické požiadavky na technológiu spájkovania.

 

PDC Tool Brazing v podstate zahŕňa spájanie karbidu do tela nástrojovej ocele. Pretože karbid aj náradie majú vynikajúce spájajúce vlastnosti, náradie PDC ponúkajú širokú škálu kovov spájkovania a spájkovacích procesov. Môžu sa použiť kovy na báze striebra alebo medi a môžu sa použiť metódy indukcie a vykurovacieho ohrevu a plameňa. Vysokofrekvenčné indukčné spájkovanie s nízkym znečistením životného prostredia a vysokou účinnosťou výroby sa stal dominantnou metódou spájkovania nástrojov PDC na celom svete. Kvôli vysokej presnosti a vysokej sile nástrojov PDC, presnosť spájkovania, pevnosti švu a kvality švu viazaných sú kritickými technickými problémami. Nástroje PDC môžu zlyhať tromi hlavnými spôsobmi: oddelenie hárkov PDC od základne nástroja; zlomenina plechu; a poškodenie základne nástroja. Na vyriešenie týchto troch režimov zlyhania je kvalita nástroja PDC zabezpečená prostredníctvom optimalizovaných spájkovacích materiálov a vhodných spájkovacích procesov.

 

V súčasnosti komerčne dostupné kovy spájkovacieho výplne špecifického pre PDC majú vysoký obsah striebra spolu s prvkami ako nikel, mangán a kobalt. Tieto plnivá vykazujú vynikajúcu zmáčateľnosť pre cementovaný karbid, vysokú spájajúcu pevnosť a rozdiel v pevnej kvapaline fázovej teploty všeobecne regulovanej medzi 50 stupňami a 80 stupňami.

 

Na vyriešenie problému odlúčenia z plachiet sa inžinieri zaviazali zlepšovať výkon spájkovania, ako je výmena výplne kovov s vyššou silou, ako sú Bag40cuznni, Bag45cuzn a Bag50cuzn. Proces spájkovania bol však prehliadaný. V dôsledku krehkej povahy kompozitných listov PDC môže použitie spájkovacích materiálov a procesov s nadmerne vysokými teplotami topenia viesť k trhlinám, štiepaniu, rozpadu a štiepaniu v kompozitných listoch. Výskum ukázal, že prípustná spájajúca teplota pre vysokokvalitné listy PDC by nemala prekročiť 780-800 stupňov, zatiaľ čo teplota PDC pre všeobecnú kvalitu by nemala prekročiť 750 stupňov.

 

 

 

Z dôvodu širokej rozmanitosti a rozmanitosti diamantových nástrojov sú výsledné spájkovacie procesy a vybavenie početné. Plameňové spájanie, spájkovanie soľných kúpeľov, indukčné spájkovanie, spájkovanie odporu, spájkovanie pece, vákuové spájkovanie a laserové spájkovanie všetkých navzájom súťažia. V súčasnosti sú dominantné procesy indukčné spájkovanie a vákuové spájkovanie.

 

Plameňové spájanie je skorá vyvinutá metóda spákania. Vyžadujúce zariadenie je jednoduché a ľahké, zdroj plynu je široko dostupný a náklady na proces sú nízke. Jeho teplota zahrievania je však ťažké kontrolovať a postupne bola vylúčená z hlavného trhu.

 

Vypojenie soľného kúpeľa ponúka rýchle a rovnomerné zahrievanie, vysokú spájajúcu účinnosť a menšiu deformáciu základného kovu počas spájkovania, čo ho robí vhodnými na hromadnú výrobu. Po zváraní však spájanie soľného kúpeľa ponecháva na obrobku veľké množstvo toku, čo vedie k veľkému množstvu odpadových vôd a znečistenia životného prostredia z čistenia po zváraní. Okrem toho je vybavenie spájkovania soľných kúpeľov drahé, proces je zložitý a výrobný cyklus je dlhý. Dôležitejšie je, že trend zelenej výroby je postupné vyradenie pokrmovania Diamond Tools.

 

Vysokofrekvenčné indukčné spájkovanie ponúka rýchle vykurovanie a vysokú účinnosť spájkovania; Je ľahké fungovať a náročné na prácu; A môže prestúpiť rôzne komplexné tvary a viac zubné obrobky. Pri používaní automatického kŕmenia, ochrany atmosféry alebo spájkovania indukcie vákua vykazujú kĺby vynikajúci vzhľad a spájkovanú kvalitu. Táto metóda ponúka nielen nízke výrobné náklady na jeden zvar, ale tiež umožňuje opätovné zváranie a opätovné použitie substrátu. Vďaka zvyšujúcim sa nákladom na pracovnú silu vo výrobe diamantových nástrojov a zvyšujúcimi sa požiadavkami na konzistentnú kvalitu spájkovania sa automatické indukčné spájanie stala primárnou metódou pre spájkovacie nástroje na spaľovanie diamantov. Automatické indukčné spájanie diamantových nástrojov umožňuje automatické oddelenie zubov, automatickú identifikáciu a vyzdvihnutie čepelí a automatické kŕmenie spájkovacích podložiek. Ponúka výhody, ako je presnosť s vysokým zváraním, silné spájkované kĺby a dlhá životnosť. Jedna osoba môže prevádzkovať viacero strojov, čo výrazne znižuje náklady na pracovnú silu.

 

Odporové spájanie sa bežne používa na spájkovanie honingových prútov a vytvára vynikajúcu kvalitu zvaru. Avšak kvôli vysokej celkovej teplote čepele to ovplyvňuje životnosť diamantu. V súčasnosti tento proces používa iba niekoľko spoločností.

 

Purnace Brazing (nepretržité spájkovanie atmosféry) sa používa primárne pri výrobe malých pílových čepelí a špeciálnych diamantových nástrojov. Všeobecne používa vodík a dusík, ktorý generuje rozklad amoniaku, ako znižuje plyny. Zahrievanie je pomalé a rovnomerné, čo vedie k esteticky príjemným spájkovaným kĺbom, spoľahlivej kvalite a jasnému povrchu obrobku. Taktiež sa môže pochváliť vysokou účinnosťou výroby a nízkymi nákladmi na zváranie, vďaka čomu je vhodná na hromadnú výrobu.

 

Vákuové spájanie, ktoré vo všeobecnosti využíva žiarenie z odporovej pece, ponúka vysokú výrobnú účinnosť a rovnomerné zahrievanie, vďaka čomu je vhodná na zváracie komplexné a veľké diamantové nástroje. V súčasnosti sa vákuové spájanie jednosmerných diamantových nástrojov široko používa pri výrobe obnovujúcich náradia, brúsky, kolesá, kamenných nástrojov a sklenených náradia. Vákuové spájanie viacvrstvových diamantových nástrojov má tiež sľubné vyhliadky na priemyselné aplikácie.

 

V posledných rokoch si laserové spájanie postupne získalo aplikáciu pri výrobe jednosmerných diamantových nástrojov. Laserové spájanie obrobku rýchlo zahreje obrobok a minimalizuje čas, ktorý diamant zostáva počas procesu zvárania pri vysokej teplote, čo účinne bráni grafitizácii. Okrem toho proces laserového spájkovania dosahuje riadne usporiadanie diamantových častíc, čo vedie k vysokej účinnosti zahrievania a presnej regulácii teploty. Je schopný obrábať komplexné zakrivené povrchy, môže sa pochváliť vysokým stupňom automatizácie a ponúka priaznivé pracovné prostredie. Laserové spájkovanie sa môže použiť na zváranie veľkých, komplexných a nepravidelne tvarovaných obrobkov a zároveň sa vyhýba blízkosti a účinkov kože spojených s vysokofrekvenčným indukčným spájkovaním.

 

 

 

Brazenie Diamond Tool sa stalo špecializovaným povolaním, ktoré každoročne spotrebúva takmer 1 000 ton spájkovacích materiálov a zamestnávajú na domácom trhu desiatky tisíc ľudí. Priemysel prekvitá a existuje päť trendov konsenzu: automatizácia, ekologická výroba, integrované procesy, vysokokvalitná výroba a nákladovo efektívna výroba.

 

Automatizácia a ekologická výroba sú základnými koncepciami a kľúčovými projektmi vyrobenými v Číne 2025. Náklady na pracovné miesta v priemysle diamantových nástrojov rastú, dokonca ohrozujú rozvoj tohto odvetvia. Automatizované spájkovanie je bežnou potrebou odvetvia. Všetky výrobky s veľkým objemom výroby sa pohybujú smerom k automatizovanému spájkovaniu. V súčasnosti je automatizované spájkovanie pílkových čepelí čoraz zrelejšie a automatizované spájajúce zariadenia pre iné výrobky sú bezprostredné.

 

Zelená výroba zahŕňa znižovanie emisií, zachovanie materiálov, zlepšenie energetickej účinnosti a znižovanie spotreby energie. Vypliekanie diamantových nástrojov dosiahlo rýchly pokrok v znižovaní spotreby materiálu a ochrany energie, ale pokrok bol pomalší pri prijímaní kovov výplne bez kadmia a toku a redukcie využívania toku. Diamantové nástroje (ako sú vŕtacie bity, tipy, pílové čepele a nástroje na rezanie) sú disipatívne výrobky. Kovový kov vyplnenia v nich vyčerpáva počas normálnej prevádzky. Prvky ako olova a kadmium v kovovom plnivách sa môžu uvoľniť do vzduchu, pôdy a vody a znečisťujú životné prostredie. Niektoré prvky môžu ľudia požívať, čo potenciálne poškodzuje ľudské zdravie.

 

Kombinované spájkovacie procesy, vrátane plameňa indukcie, indukčnej špičky a spájkovania indukcie-flame, umožňujú rýchle a polohové spájanie zložitých a rozsiahlych nástrojov. To skracuje čas spájkovania, zlepšuje trvanlivosť a spoľahlivosť nástroja a rozširuje životnosť nástroja.

 

Zlepšenie kvality si vyžaduje dlhšiu únavovú životnosť pre spájkované kĺby a defekty v švíku Braze sú hlavným faktorom ovplyvňujúcim únavovú životnosť. Preto, ako sa zvyšuje životnosť superhardových nástrojov, rastie požiadavka neustáleho znižovania defektov v švíku Braze a zlepšiť kvalitu spájkovaných kĺbov. Ak sú vhodné spájajúce materiály a procesy, čistota kovov je kľúčovým faktorom ovplyvňujúcim tvorbu defektov.

 

Ekonomika je večný dopyt výrobného priemyslu. Hlavnými smermi na úsporu nákladov na spájkovanie je spájka s nízkym obsahom meď, spájka na medi, kompozitné spájkovanie a prefabrikovaný spájkovač; Efektívny proces spájkovania a technológia spájkovania s vysokou spoľahlivosťou sú ďalším spôsobom, ako znížiť náklady na spájkovanie.

 

 

(1) Diamantové nástroje sú rôznych typov a technológia spájkovania je kľúčovou technológiou pri výrobe rôznych nástrojov.

(2) Brazingová technológia má štyri hlavné aplikácie vo výrobe diamantových nástrojov: Difúzne spájkovanie v spekaní hlavy s rezačkou, spájkovanie hlavy nožovej hlavy, spájkovanie jednosmerných diamantových nástrojov a spájkovanie nástrojov PDC.

(3) Predbežný prášok je efektívny spôsob, ako zlepšiť komplexný výkon hláv diamantových rezacích hláv. Aktívny vopred zľahčený prášok môže synergicky zlepšiť ostrosť a životnosť diamantových nástrojov.

(4) Kľúčovou technológiou pre spájkovanie hláv diamantovej rezačky je personalizovaný spájkovací výplňový kov a efektívny proces spájkovania. Kľúčovou technológiou pre spájkovanie nástrojov PDC je vysoko kvalitný kov výplň. Kľúčovou technológiou pre spájkovanie jednosmerných diamantových nástrojov je vybavenie a spájkovací kov.

(5) Spojenie diamantových nástrojov sa vyvíja smerom k automatizácii, ekologizácii, integrácii procesov, zlepšeniu kvality a hospodárstvu.