Riešenia pre spájkovanie jednosmerných diamantových nástrojov

Zhrnutie a analýza stavu výskumu spájkovania jednosmerných diamantových nástrojov:

1. Výskum spájajúcich zliatin

◎ zliatiny na nikle

-široko používané, ako sú zliatiny NI-CR (obsahujúce CR, SI, B a ďalšie prvky) prostredníctvom vysokofrekvenčnej indukcie alebo vákuového spájkovania (1050 stupňov {-1100, uchovávanie tepla na niekoľko sekúnd až niekoľko minút), rozhranie generuje karbidy, ako sú CR₃C₂ a CR₇C₃, čo výrazne zlepšuje pevnosť väzby.

- Švajčiarsko používa postrek plameňa v kombinácii s argónovým tieneným spájkovaním a Nemecko overuje, že jeho efektívnosť mletia je viac ako 3,5 -násobok účinnosti na elektroplačné nástroje.

- Nanjingská univerzita letectva a astronautiky v Číne potvrdila, že vrstva karbidu je kľúčom k spojeniu prostredníctvom analýzy reakcie rozhrania.

◎ zliatiny na báze striebra

◎ Ag-Cu-Ti Brazing Filler (ako napríklad AG67%-CU20%-TI12%) generuje vrstvu TIC vo vákuovom spájkovaní a pevnosť v spojení dosahuje 133 MPA (technologický technologický inštitút Harbin).

◎ Zliatina Ag-Cu s pridanou CR sa môže spájať vo vzduchu a CR₃C₂ sa generuje na rozhraní, aby sa zabránilo grafitizácii diamantu pri vysokej teplote (Nanjing University of Aeronautics and Astronautics).

◎ Zliatiny na medi

◎ Cu-SN-TI-ZR a ďalšie zliatiny sa spájajú vo vákuu (930 stupňov), aby sa vytvorila viacvrstvová štruktúra TIC. Domáci spájkovací materiál na báze medi Xi'an Jiaotong University má nízku teplotu spájkovania, znižuje tepelné poškodenie z abrazívnych častíc a má širšiu adaptabilitu.

Taiwanská univerzita porovnávala vákuum a laserové spájkovanie a zistila, že vákuové podmienky tvoria kontinuálny TIC film, zatiaľ čo laserový proces vytvára iba diskontinuálnu vrstvu.

2. Proces spájkovania a optimalizácia parametrov

◎ Metóda procesu

◇ Vysokofrekvenčné indukčné spájkovanie: rýchla rýchlosť (niekoľko sekúnd až desiatky sekúnd), vhodná pre zliatiny na báze niklu, vyžaduje ochranu argónu alebo miestneho plynu.

◇ Vypojenie vákuovej pece: Presná regulácia teploty (napríklad 920 stupňov -1000, izolácia pre 10-25 minúty), dostatočná reakcia rozhrania a ochrana diamantu pred oxidáciou.

◇ Laserové spájanie: Experimenty na Taiwanskej univerzite ukazujú, že je vysoko účinný (dokončený za 10 sekúnd), ale kontinuita vrstvy karbidu rozhrania je zlá.

◎ Kľúčové parametre

◇ Teplota: Príliš vysoká povedie k grafitizácii diamantu (napríklad Solder Ag-Cu-Ti má najlepšiu lepivú pevnosť pri 940 stupňov).

◇ Čas bývania: zliatiny založené na CR vyžadujú kratší čas (6-30 sekundy), aby sa zabránilo nadmernej difúzii; Zliatiny založené na medi vyžadujú 10 minút, aby sa zabezpečila dostatočná reakcia rozhrania.

◇ Ochranná atmosféra: argón alebo vákuum (0. 2Pa -6 × 10⁻³Pa) môže znížiť oxidáciu a zlepšiť zmáčateľnosť.

3. Reakcia rozhrania a mechanizmus väzby

◎ Kovové kovy (Ti, CR) reagujú s diamantovým povrchom za vzniku karbidovej vrstvy (CR₃C₂, TIC atď.), Ktoré vytvárajú metalurgickú väzbu.

◎ Kľúčom je difúzia a obohacovanie CR v niklových spájkoch, zatiaľ čo spájky na báze striebra sa spoliehajú na aktívnu reakciu TI.

◎ Morfológia karbidov na rozhraní ovplyvňuje pevnosť spojenia. Napríklad CR₇C₃ a vločka CR₃C₂ majú rôzne účinky na stabilitu spojenia.

4. Technológia usporiadania optimalizácie abrazív

◎ Účel: Zvýšiť priestor čipu, znížiť teplotu mletia a predĺžiť životnosť nástroja (napr. Optimalizované usporiadanie môže znížiť množstvo diamantu a zdvojnásobiť rýchlosť rezania).

◎ Metóda implementácie

◇ Technológia replikácie: Šablóna SI odtlačok mikroporézneho naneseného diamantového filmu, ktorý je vhodný pre brúsivy v malej veľkosti.

◇ Metóda distribúcie plesní: žiaruvzdorné povlaky vopred nastavené otvory na vyplnenie spájkovacieho materiálu a abrazívnych zŕn, ktoré sú vhodné pre zložité zakrivené povrchové nástroje.

◇ Laser Rapid Prototyping: Použite skenovanie laserového lasera CAD na spájkovanie s pevným bodom, s vysokou presnosťou, ale vysokými nákladmi.

5. Porovnanie výkonu a účinok aplikácie

◎ V porovnaní s elektroplačnými a spekajúcimi nástrojmi je výška abrazívnej expozície zŕn v spájkovaných nástrojoch väčšia (až 70%), zlepšuje sa pevnosť spojenia a rýchlosť uvoľňovania diamantov sa výrazne zníži.

◎ Testovacie prípady:

◇ Život spájkovaných diamantových mletých kolies je viac ako 3-násobok životnosti elektroplaovaných mlečných kolies a vysoká účinná teplota mletia sa zníži o 30%-50%.

◇ Účinnosť jednosmerných spájkovaných pílových lopatiek pri spracovaní žuly je 4,9-násobok účinnosti elektroplatovaných nástrojov.

6. Súčasné výzvy a budúce pokyny

◎ Problémy s procesom: Vysokoúčinná kontrola stability výroby hmoty, jemnozrnné abrazívne častice (ako je rovnomerná distribúcia diamantu s mikro-práškovou úrovňou).

◎ Smery výskumu:

◇ Zlepšenie zloženia spájkovacieho materiálu (napríklad pridanie prvkov vzácnych zemín na reguláciu zmáčateľnosti).

◇ Automatizovaná výroba (laserové spájkovanie rýchleho prototypovania, výskum a vývoj zariadení s automatickým usporiadaním abrazívnych zariadení).

◇ Rozšírte oblasti aplikácií (napríklad bity vŕtania ropných vŕtačiek, presné spracovanie keramiky atď.).

Výskumné závery

Technológia spájkovania významne zlepšuje výkon jednosmerných diamantových nástrojov prostredníctvom interfaciálnych chemických metalurgických väzieb a spájkovacích materiálov na báze založených na striebre a medi, z ktorých každý má svoje vlastné výhody.

V budúcnosti musíme prekonať ťažkosti s veľkou výrobou, kombinovať optimalizáciu abrazívneho usporiadania s vývojom nových spájkovacích materiálov a podporovať jeho rozšírené uplatňovanie v oblasti vysoko účinného spracovania.