A sárgaréz gyémánt eszközök tudáspontjai (1. rész)

 

Kulcsszavak: Gyémánt, gyémántszerszámok, forrasztó anyagok, forrasztási technológia, forrasztási technológia alkalmazása a gyémántszerszámokban

 

 

 

A Diamond egy funkcionális anyag, amely számos kiváló tulajdonságot ötvöz. Ez a mai napig felfedezett legnehezebb természetes anyag, és egyedi optikai, termikus és mechanikai tulajdonságai tovább javítják annak funkcionális anyagának állapotát. A gyémánt két fő kategóriába oszlik: a természetes gyémánt és a szintetikus gyémánt. A szintetikus gyémánt tovább osztódik egy kristály- és polikristályos gyémántra. Mindhárom típusú gyémánt felhasználható a gyémántszerszámok előállításához.

 

Az utóbbi években a globális szintetikus gyémántgyártás elérte a 15 milliárd karátot, Kína pedig a szintetikus gyémántgyártásban következetesen rangsorolt. Kína, a piacon lévõ késő, az elmúlt két évtizedben gyors fejlõdést tapasztalt a gyémánt szerszámiparban, nemcsak a világ legmagasabb termelésének elérésével, hanem az új eszközök átfogó sorozatának fejlesztésével.

A gyémánt szerszámok széles körű alkalmazásokkal rendelkeznek, elsősorban a kőfeldolgozásban, a kerámia módosításában, a geológiai fúrásban, az olajfúrásban és a bányászatban. Fontos szerepet játszanak az építőiparban, az építőanyagokban, a megmunkálásban, az optikai üveg és az ékszerek feldolgozásában, valamint az elektronikában és az elektromos iparban. A modern gyártás egyre inkább igényes gyémántszerszámok, és a csúcskategóriás berendezések gyártása egyre inkább támaszkodik a gyémántvágó szerszámok fejlesztésére. A nagysebességű, ultra-nagysebességű, nagy pontosságú és ultra pontosságú vágás és őrlés, különösen a kemény, törékeny és rendkívül kemény anyagok feldolgozására, most elválaszthatatlanok a gyémántszerszámoktól. A gyémánt eszközöket alkalmazás szerint lehet kategorizálni, beleértve a fűrészkészítő szerszámokat, az őrlési és polírozó szerszámokat, a vágószerszámokat, a fúrási szerszámokat és a huzal rajzát.

 

 

A gyémánt fűrészszerszámokat alak szerint kategorizálják, beleértve a gyémánt kör alakú fűrészpengéket, a gyémánt banda fűrészeket, a gyémánt huzalfűrészeket, a gyémánt huzalfűrészeket és a gyémánt lyuk fűrészeit. A gyémánt kör alakú fűrészpengék jelenleg a leggyakoribb fűrészszerszám a kő- és építőiparban, amelyeket széles körben használnak olyan termékek vágására, mint a gránit, a márvány, a kerámia és a beton. A zöld gyártás összefüggésében a gyémánt kör alakú fűrészpengék a többlapát kombinált fűrészek felé fejlődnek, a kombinált fűrészek és a banda fűrészek tipikus példák. A banda fűrészek tucatnyi gyémánt fűrészpengét tartalmaznak, amelyek egymás mellett vannak felszerelve egy fűrészkereten, és többször is magasabb vágási hatékonyságot érnek el, mint a hagyományos csiszolófűrészek. A kapott vágások sima, akár keresztmetszeteket hoznak létre, jelentősen csökkentve az őrlést és a polírozást. A gyémánt huzalfűrészeket általában gránit és márvány kőbányászására, vasbeton vágására vagy fémszerkezetek vágására használják, és fokozatosan áttérnek a speciális alakú kő és táblák feldolgozására. A gyémánt huzalfűrészek képesek a kemény és törékeny anyagok pontos, keskeny kerekes vágására, így széles körben használják a félvezető és a fotovoltaikus sejtek szeletelését. Emellett egyedi előnyöket mutatnak a kerámia, a kvarc, a fa és más anyagok feldolgozásában.

 

A gyémánt őrlési és polírozó szerszámok általános kifejezés a gyémántokhoz kötött geometria alakú csiszolóanyagok számára. A gyémánt csiszolóanyagok nagy csiszolást, nagy hatékonyságot, alacsony feldolgozási költségeket és hosszú termék élettartamot kínálnak. A közönséges gyémántcsiszoló szerszámok közé tartozik a csiszoló tárcsák, az őrlő blokkok, az őrlő fejek, a csiszolópoharak, a dob, a görgők, a négyzetkerekek, a maró kerekek, a tangenciális kerekek, a kerekek csiszoló, csiszoló botok és a becslés blokkok.

 

A gyémánt szerszámokat rendkívül nagy keménység és kopásállóság, nagy elasztikus modulus, alacsony súrlódási együttható, alacsony termikus tágulási együttható, kiváló hőátadást és alacsony adhéziót jellemez a színesfémekhez. A gyémántszerszámok használhatók kemény és törékeny, nem fémes anyagok (például kerámia, grafit és kompozit anyagok) megmunkálására, valamint a kemény színes anyagok (például rézötvözetek és alumíniumötvözetek) precíziós megmunkálására. A gyémántszerszámok sokféle típusúak, mindegyik jelentősen változó teljesítmény, szerkezet, előkészítési módszerek és alkalmazási területek. A közönséges gyémántszerszámok közé tartozik a gyémántforgó szerszámok, a gyémánt maróvágók, a gyémánt unalmas szerszámok, a gyémántfúrók, a gyémántfúró -bitek és a gyémánt formáló szerszámok.

 

A gyémántfúró -bitek fejlett fúrási szerszámok, amelyek magas fúrási hatékonyságot, magas lyuk minőségét, minimális munkaerő -intenzitást és alacsony fúrási költségeket kínálnak. A gyémánt fúró biteket elsősorban alkalmazás szerint kategorizálják, beleértve az olajfúró-biteket, a szénfúró-biteket, a geológiai feltáró fúróbiteket, a mérnöki kutatási fúróbiteket, a vékony falú műszaki fúrt biteket, az üvegfúró-biteket és a kompozit anyagi fúrtartalmakat.

 

 

 

A gyémántgyártási technológia korlátozásai miatt az egyes gyémántrészecskék viszonylag kicsik, gyakran finom részecskékként vagy akár porként szállítják. Ez kihívásokat jelent a gyémánt alkalmazásban. Mivel a Diamond csak akkor tudja teljes mértékben felismerni annak kiváló tulajdonságait, ha mátrix anyaghoz van rögzítve, a mátrixhoz való kötés elengedhetetlen az alkalmazásához.

 

A gyémánt természetéből adódóan nem kompatibilis a legtöbb fémmel. Fizikailag a gyémánt tulajdonságok nem kompatibilisek más anyagokkal, és kémiailag, fémes módon, összeegyeztethetetlenek, korlátozzák a gyémántkötést.

 

A gyémánt ipari alkalmazás korai napjaiban a mechanikai beállítás volt az elsődleges módszer, amint azt olyan eszközök is látják, mint a gyémánt tollak és az üvegvágók. Ezeknek az eszközöknek nagy gyémánt részecskéket igényelnek.

 

A kisebb gyémánt részecskéknél a mechanikai beállítás szinte lehetetlen, ami az galvanizált rögzített beállítási módszerek kidolgozásához vezet. A gyémántszerszámok galvanizálásának általános folyamata a következő: szerszámtest megmunkálása, dimenziós ellenőrzés, mechanikai kezelés, zsírtalanítás, pácolás, szigetelés kezelése, rozsda eltávolítása, meleg és hidegvízmosás, anódos maratás, meleg és hidegvízmosás, pirosulás, gyémánt alkalmazás, a bevonatréteg megvastagítása, a tartálytisztítás, a hidrogén eltávolítása, az ellenőrzés és a kész eszköz.

 

Az galvanizált gyémántok alacsony tartási szilárdsággal és alacsony gyémánt expozícióval rendelkeznek, amelyek befolyásolják a vágási erőt és az élességet. A forrasztott gyémántszerszámok foglalkoznak ezekkel a hiányosságokkal. A forrasztott gyémántszerszámokat felszíni és impregnált kategóriába sorolják. A felszíni szerszámok magukban foglalják a keményforrasztó gyémántot közvetlenül a szubsztrát felületére, míg az impregnált szerszámok magukban foglalják a gyémánt szinterelését más anyagokkal, hogy kompozitot képezzenek. A gyémánt kompozit szinterelési folyamata alapvetően diffúziós forrasztási folyamat a gyémánt és a szubsztrát között. A gyémánt és a karbid kompaktá (PDC -ként) forró megnyomásával a gyémántkötést karbidkötéské alakítják.

 

 

A gyémánt mátrix szinterelési folyamata (közismert nevén penge) szintén diffúziós forrasztási folyamat. A Diamond Tool forrasztás három fő típusba sorolható: egyrétegű gyémánt szerszám keményforrasztás, gyémánt penge forrasztás és PDC kompozit lapok.

 

A gyémánt pengék meleg vagy hideg sajtó szinterelése egy tipikus diffúziós forrasztási folyamat. A gyémánt penge gyártásának korai napjaiban az alacsony hőmérsékletű fémpor általában magas hőmérsékletű fémporral borított olvadék-diffúziós volt, hogy tovább biztosítsa a gyémántot. A technológiai fejlődéssel az aktív, előzetesen ötvözött porok, amelyek karbid-formáló elemeket (például króm, titán, vanádium és molibdén) tartalmaznak. A diffúziós forrasztást vagy a forrasztást úgy érik el, hogy az aktív előzetesen ötvözött port gyémántnal reagál, hogy karbidokat képezzen. A karbidképződés lassú, az aktív elemek kölcsönös diffúziója és migrációja eredményeként az előre ötvözött porban és a gyémántban lévő szénben. Ez a folyamat hosszú időtartamot igényel egy bizonyos hőmérsékleten az atomi diffúzióhoz és a reakcióhoz, hogy bekövetkezzen, így a forró sajtó szinterelés könnyebben eléri ezt a diffúziós folyamatot.

 

A forrasztás egyrétegű gyémántszerszámok általában aktív vagy nikkel-alapú keményforrasztó fémet használnak. Ez a folyamat erős karbid-formáló elemek vagy ötvözetek jelenlétével kémiai fémkohászati kötést hoz létre a mátrix anyag és a gyémánt között, javítva a barlangréteg tapadását a gyémánton. Az egyrétegű, sárgarézes szerszámok nagy százalékkal rendelkeznek a kitett gyémántok számára, amelyek ellenállnak az elárasztásnak, és éles vágást és kiváló chip-eltávolítást eredményeznek. A gyémántok rendezett elrendezése nemcsak biztosítja a gyémántréteg ésszerű eloszlását a szerszám felületén, maximalizálva a gyémánt vágási teljesítményét, hanem jelentősen csökkenti a gyémánthasználatot, csökkenti a szerszámköltségeket és javítja a csökkentési hatékonyságot.

 

A forrasztó gyémánt szerszám tippek egyedi kihívásokat jelentenek. Először is, a szerszám tippek a porfémes termékek, amelyek számos kapillárisval rendelkeznek. Másodszor, a szerszámtippek szintereltek, ami oxidok jelenlétét eredményezi mind a felületen, mind a belül. Harmadszor, a szerszámtávok összetételei eltérőek, jelentős igényeket fektetve a forrasztó anyagokra és folyamatokra.

 

Mivel a PCD megengedett fűtési hőmérséklete korlátozott (általában a 720-780 fokot meghaladó hőálló hőmérsékletet), az ezüst alapú forrasztóanyagokat használják elsősorban. A közönséges ezüst alapú keményforrasztóanyagok azonban alacsony hőállósággal és rossz nedvesítőképességgel rendelkeznek a gyémánt és a karbid számára. Jelenleg speciális PDC szerszámforrasztó anyagok állnak rendelkezésre, amelyek megfelelhetnek a PDC forrasztásának követelményeinek, javítva a forrasztóanyag magas hőmérsékleti szilárdságát és fáradtsági tulajdonságait, és optimalizálják a forrasztási folyamatot.

 

 

 

Az 1930 -as évek után a por kohászat alapelveit a gyémánt kör alakú fűrészlapok előállításához kezdték felhasználni. A korai szerszámokat elsősorban a gyémánt, a nagy olvadáspontú csontvázfémporból, az alacsony olvadáspontú elemi fémporból és a töltőanyagokból, az alacsony olvadáspontú fémporral, amely forrasztó töltőanyagként szolgál. Az 1960 -as évek után a Diamond Tools gyorsan fejlődött, és egyre több intézmény kezdte szisztematikusan kutatni a mátrixporokat. Különösen az előregyártott porított, keményforrasztó töltőanyagok egyre növekvő figyelmet fordítottak a diffúziós forrasztási tulajdonságaikra a gyémántszerszámokon belül.

 

A gyémántszerszámok használata során jelentős mennyiségű gyémánt veszít a mátrix kopása miatt, nem pedig a gyémántok kopását és meghibásodását. Ennek eredményeként viszonylag alacsony gyémánthasználati sebességet eredményez. Ennek oka az, hogy a hagyományos gyémántszegmens -gyártás a mátrixon belüli gyémántok mechanikus beágyazódásán alapszik. Mivel a gyémántok nem nedvesítik meg a fém mátrix anyagát, miután a mátrix egy bizonyos magasságra visel, a gyémántok könnyen elválasztanak a fém mátrixtól, jelentősen csökkentve a gyémántszerszám teljesítményét és élettartamát. A mátrix gyémánt kapszulázási képességének javítása a leghatékonyabb technikai intézkedés a korai gyémántvesztés megelőzése érdekében. Kezdetben ez a megközelítés elsősorban a tapadás javítására összpontosított a mechanikus extrudálás és a beágyazás révén, a mátrixpor fázisátalakulásából. Az elmúlt két évtizedben az aktív, előzetesen ötvözött porok kémiai kohászati kötődésének kutatása fokozódott.

 

Az erős karbid-formáló elemek, például a nikkel, a titán, a cirkónium, a vanádium, a króm, a molibdén és a volfrámhoz történő hozzáadása javítja az ötvözet ötvözetének gyémántra való nedvesítését, és a diffúziós forrasztás révén a mátrix és a gyémánt közötti kémiai kötés erősíti a kémiai kötést. Ez növeli a gyémánt szélmagasságát az őrlés során, javítva a vágási hatékonyságot és a gyémánt felhasználását. Ezenkívül az előzetesen ötvözött por, amely keményfaragó töltőfémként működik, javítja a gyémántvágó bitek stabilitását és konzisztenciáját. Az új keményforrasztó anyagok és technológiák állami kulcsfontosságú laboratóriuma szisztematikusan tanulmányozta a porított, keményforrasztó fémeket, a pordiffúziós forrasztási mechanizmus alapján, ezüst- és réz alapú porított keményfestőfémek sorozatát fejlesztette ki, beleértve az FBAG625, FBAG737, FBCU14, FBCU17.

Mivel az előzetesen ötvözött porok olvadási hőmérsékleti tartománya kompatibilis a gyémánt szerszám bitek szinterelési hőmérsékletével, a forró sajtolás és a szinterelés diffúziós forrasztási folyamatok, míg a hidegprés és a szinterelés átmeneti folyadékfázisú diffúziós források. Mind a meleg, mind a hideg sajtó folyamatok lehetővé teszik a nedvesítési reakciókat a magas olvadási pont és a gyémánt mérsékelt hőmérsékleten.

 

Az elemi fémporokat cserélő reaktív előzetesített porokat az impregnált gyémántkompozitok forrasztószinteringjén használják, a műszaki szűk keresztmetszetekkel, például a gyémánt szerszám mátrix fémporok egyenetlen keverésével, az alacsony keverék-pontos elemek könnyű elvesztése, a magas melding-pontos elemek gyenge kölcsönhatása, a magas melding-pontos elemek köves elemei, alkatrészek és instabil kötési szilárdság. A mátrix mechanikus tartási hatása a gyémánt betétre optimalizálva van egy betét/forrasztó kompozit csatlakozásra, amely javítja a gyémánt penge magasságát és élességét. Ha a gránitot egy új, az új keményforrasztó anyagok és technológiák állami kulcsfontosságú laboratóriuma által kidolgozott előzetes porral készített pengével vágják, a vágási sebesség 1,5-2-szer növelhető, és a fűrészpengék élettartama 1,2-tól 1,6-szor meghosszabbítható.

 

 

Az egyrétegű gyémántszerszámok közvetlen forrasztását elsősorban az őrlőkerék-kötszer tollak, a mérőszerszámok, a kőszerszámok, a drágakő vagy az üveggravírozó szerszámok, valamint a gyémánt őrlő kerekek, a gyémánt őrlő kerekek és a gyémánt fájlok gyártásához használják. A forrasztási folyamat fémkohászati kötést ér el a gyémánt, a forrasztó töltőfém és a fémszubsztrát között, ami nagy kötési szilárdságot eredményez. A gyémánt szélmagassága szignifikánsan nagyobb, mint az galvanizálással. Ennek eredményeként a sárgarépa egyrétegű gyémántszerszámok élesek, nagy a chip-távolsággal, kevésbé hajlamosak a használat során eltömődni, és nagy gyémánt szemcsék felhasználását érik el.

 

A legtöbb forrasztó töltőfém ötvözetnek nehézsége van a gyémánt nedvesítése, és a gyémánt hajlamos a grafitizálásra és az oxidációra magas hőmérsékleten. A gyémánt grafitizációs átmeneti hőmérséklete miatt a forrasztási hőmérséklet nem haladhatja meg a 1050 fokot, még vákuumkörnyezetben sem. A Diamond Brazing korlátozottan megválasztható a forrasztó töltőfémek. A kiválasztott töltőfémnek biztosítania kell a jó nedvesítést gyémántdal, és vegyi és kohászati kötést alakít ki vele. Fenn kell tartania az élességet is, és el kell kerülnie a túlzott korróziót. Ezenkívül a töltőfém kopás tulajdonságainak kompatibilisnek kell lenniük az optimális gyémánt expozíció és a hosszú élettartam biztosítása érdekében.

 

A karbid-formáló elemek, például a titán, a cirkónium, a króm és a vanádium nedves gyémánt kút, de olvadási hőmérsékleteik túl magasak, ami a gyémánt magas hőmérsékleten súlyosan grafitizálódhat. A kobalt, a vas és az alumínium hatékonyan nedves gyémánt folyékony állapotukban, ám ezek súlyosan korrozívak a Wetable Hőmérsékleti tartományukon belül. Jelenleg két általános eljárást használnak a gyémánt nedvesíthetőség javítására és a hőkárosodás csökkentésére. Az egyik magában foglalja az aktív elemek hozzáadását a hagyományos keményforrasztó ötvözetekhez, hogy javítsák azok nedvesíthetőségét és a gyémánt iránti affinitását. A másik magában foglalja a gyémánt felület bevonását fémkel. A magas olvadáspontú forrasztó ötvözetekkel borrazva a felszíni fém hatékonyan védi a gyémántot, minimalizálva a hőkárosodást és javítva annak nedvesíthetőségét.

 

Két fő típusú új forrasztási ötvözet hozza létre, ha aktív elemeket adunk a hagyományos forrasztó ötvözetekhez: réz és ezüst alapú forrasztó ötvözetek, például Ag-Cu, Cu-SN és NI-CR. Az Ag-Cu és a Cu-SN alacsony olvadáspontú forrasztó ötvözeteket elsősorban a gyémánt hőkárosodásának minimalizálására tervezték, de a kapott forrasztott szerszám gyenge, ami megnehezíti az agresszív csiszolás elérését. A NI-CR ötvözetekkel borított gyémántszerszámok kiváló kopási ellenállást és magas hőmérsékleti ellenállást mutatnak.

Az egykristályos vagy egyrétegű gyémántszerszámok forrasztására szolgáló folyamatok közé tartozik a vákuumkemence forrasztás, a lézerforrasztás és az árnyékolt gáz, nagyfrekvenciás indukciós forrasztás. A vákuumkemencében lévő forrasztás nagy termelési hatékonysággal és egyenletes fűtéssel rendelkezik, és komplex szerkezetű és nagy méretű munkadarabokat hegeszthet. A lézerforrasztás lézernyalábot használ hegesztő hőforrásként. A hegesztés során a munkadarabot gyorsan lokálisan hevítik, és a gyémánt rövid ideig magas hőmérsékleten marad, ami hatékonyan megakadályozhatja a gyémánt grafitizációját. A gázárnyalatú, nagyfrekvenciás indukciós forráskapocs nagyfrekvenciás indukciót használ a szubsztrát és a forrasztó ötvözet egyidejű melegítésére. Magas fűtési hőmérséklete, gyors fűtési sebessége van, és könnyen szabályozható a hőmérsékleten. Helyileg is melegíthet, és könnyen elérheti az automatikus vezérlést.

 

Ez a cikk a forrasztott gyémánt eszközökben használt forráskapasz technológia alapelveit, a forrasztási technológiák fejlesztését, valamint a forrasztó anyagokról, folyamatokról és felszerelésekről szóló információkat tárgyalja. Javasolja továbbá a forrasztási technológia jövőbeli irányát a Diamond Tooliparban.

 

(Ez a forrasztott, borrazadt gyémánt hátralévő bársonyos polírozó betét hatékonyan egyesíti a forrasztási folyamatot a rugalmas gyémántpolírozó pad technológiájával. Éles és költséghatékonyabbá teszi az őrlést.)

 

 

A cikk tartalma:

• 1. gyémánt eszközök és osztályozásuk
• 2. A gyémánt csatlakozások formái
• 3. A keményforrasztási technológia alkalmazása a gyémántszerszámokban
• 4. Diffúziós forrasztás a gyémánt mátrix -szintering során
• 5. Az egyrétegű gyémántszerszámok raprazolása
• 6. A gyémántszegmensek mátrixba fordítása
• 7. A gyémánt kompozitok sárgarézzelése
• 8. Gyémánt szerszám keményforrasztó berendezések és folyamatok
• 9. Fejlesztési trendek a gyémánt szerszám keményforrasztásában
• 10. Következtetés

A korlátozott hely miatt ez a weboldal két részre oszlik az Ön referenciájára.

 

A sárgaréz gyémánt eszközök tudáspontjai (2. rész)