Miért adják hozzá a mangánt a gyémántszerszámokhoz?

Miért adják hozzá a mangánt a gyémántszerszámokhoz?

A gyémántszerszámokban a fém kötőanyag (mátrix) funkciója a gyémántrészecskék visszatartása és megfelelő ütemű kopás a használat során, biztosítva a friss gyémánt vágóélek folyamatos megvilágítását. Bár a mangánt jellemzően kis mennyiségben használják ötvözőelemként, döntő szerepet játszik a réz-, vas-, volfrám- és volfrámkarbid-alapú kötőanyagrendszerekben. A mangán hozzáadásának elsődleges célja a szinterezési jellemzők, a felületi kötések és a mechanikai tulajdonságok javítása anélkül, hogy károsítaná a gyémántokat vagy más mátrix teljesítménymutatóit.

(mangán elem)

 

 

I. A réz-alapú kötőanyag-fázisok szinterezési hőmérsékletének jelentős csökkentése

Mangán1246 fokos olvadáspontja van, és nagy keménysége és szilárdsága a vaséhoz hasonlítható. Jó kölcsönös oldhatóságot mutat rézzel; nevezetesen, a 33,7%-os mangántartalmú Cu-Mn-ötvözet olvadáspontja mindössze 871 fok. Ez a jellemző lehetővé teszi, hogy a mangán jelentősen csökkentse a réz-alapú kötőanyag-fázisok szinterezési hőmérsékletét.

A gyémántszerszámok esetében a szinterezési hőmérséklet csökkentése számos előnnyel jár:

1. A gyémánt grafitizálódásának, oxidációjának vagy hőkárosodásának kockázatának csökkentése magas hőmérsékleten;
2. Az energiafogyasztás csökkentése és a folyamatok költséghatékonyságának{0}}javítása;
3. Sűrűbb és egységesebb mátrix mikrostruktúra kialakításának elősegítése.

Ezért megfelelő mennyiségű mangán hozzáadása a réz-alapú kötőanyagokhoz lehetővé teszi a hatékony szinterezést alacsonyabb hőmérsékleten, egyensúlyban tartva a gyémántvédelmet a mátrixsűrűséggel.

 

II. A réz{1}}alapú kötőanyagok nedvesíthetőségének javítása csontváz anyagokon és gyémántokon

A mangán fokozza a réz{0}}alapú kötőanyagok nedvesíthetőségét a vázanyagok és a gyémántok tekintetében. A jobb nedvesíthetőség lehetővé teszi, hogy a folyékony kötőanyag-fázis hatékonyabban oszlik el a vázrészecskék és a gyémántok felületén a szinterezés során, ami szorosabb határfelületi kötést eredményez hűtéskor. Ez közvetlenül erősíti a mátrixban a gyémántok megtartását, csökkentve a korai gyémántveszteséget a használat során, és ezáltal meghosszabbítja a szerszám élettartamát és javítja a vágási stabilitást.

 

III. Jó kompatibilitás a vassal, alkalmas vas{1}}alapú kötőanyagokhoz

A mangán kiválóan kompatibilis a vassal is. A vas{1}}alapú kötésmátrixokhoz mangán hozzáadása a következő előnyökkel jár:

1. A mangán a vassal helyettesített szilárd oldatot képez, ami a szilárd{0}}oldat megerősödését eredményezi, ami növeli a mátrix szilárdságát és keménységét;
2. Mérsékelten javítja a vas{0}}alapú mátrix plaszticitását, miközben csökkenti a ridegséget;
3. A mangán megköti az oxigént, ezáltal enyhíti az oxidációs problémákat a vas{0}}alapú kötés szinterezési folyamata során.

Következésképpen a vas{0}}alapú rendszerekben a mangán nemcsak erősítő elemként, hanem kiegészítő deoxidáló- és keményítőszerként is szolgál.

 

IV. Deoxidáló hatás, különösen jelentős szinergikus eredmények mellett az alumínium és a szilícium mellett

A mangán dezoxidáló tulajdonságokkal rendelkezik. Deoxidáló képessége drámaian megnövekszik, ha alumínium (Al) és szilícium (Si) mellett van jelen. A gyémántszerszámok szinterezése során az oxigén jelenléte a mátrixon belüli oxidzárványok és porozitás kialakulásához, valamint a határfelület gyengüléséhez vezethet. A mangán dezoxidáló hatása segíti a mátrix tisztítását, javítja a szinterezés minőségét, valamint javítja a mátrix sűrűségét és mechanikai tulajdonságait.

 

 

V. A szívósság és a kopásállóság javítása az ütési terhelések elviselésére

A magas{0}}mangánötvözetek jellemzően kiváló szívósságot és kopásállóságot mutatnak. Ezért a magas mangántartalmú gyémántszerszámok működés közben képesek ellenállni az ütési terhelésnek. Ez az ütésállóság különösen fontos a megszakított forgácsolással, nagy teherbírású köszörüléssel vagy fúrással járó szerszámok esetében, mivel segít minimalizálni a mátrix repedését és a korai gyémántveszteséget.

 

VI. A mangán korlátozásai és felhasználási szempontok

A fent említett előnyök ellenére a mangán gyémántszerszámokban való felhasználása szigorú ellenőrzést igényel bizonyos jelentős korlátok miatt:

1. A mangánpor könnyen oxidálódik, és oxidáció után nehezen redukálható. Ez megnehezíti a por tárolását, keverését és szinterezését, és növeli az oxid szennyeződések bejutásának kockázatát.
2. Magas hőmérsékleten a mangán elősegíti a gyémánt grafitosítását. Ez károsítja a gyémántot, ezáltal csökkenti a szerszám vágási teljesítményét és élettartamát.
3. A mangán hajlamos csökkenteni a kötésmátrix hő- és elektromos vezetőképességét. Ez káros lehet azoknál a szerszámoknál, amelyek hatékony hőelvezetést vagy elektromos vezetőképességet igényelnek.

Ezen okokból kifolyólag a mangánt általában óvatosan használják a készítmény gyakorlati tervezésében:

• Általában W{0}}alapú vagy WC-alapú készítményekhez adják a réz-alapú kötőanyag-fázis szinterezési hőmérsékletének csökkentése és a vázfázishoz való kötődés fokozása érdekében;
• Az adag általában nem haladja meg az 5%-ot, hogy elkerüljük a gyémánt és a mátrix tulajdonságainak jelentős veszélyeztetését;
• Néha hozzáadják a vas{0}}alapú kötőanyagokhoz is, hogy megkösse az oxigént, mérsékelten javítsa a rugalmasságot, és erősítse a mátrixot helyettesítő szilárd oldatok képzése révén.

(A Huicetools kiváló minőségű gyémánt padlócsiszoló cipőket szállít Redi-zártartóval)

 

 

Következtetés
A mangán gyémántszerszámokhoz való hozzáadása elsősorban azt a képességét használja ki, hogy csökkenti a réz-alapú kötőanyag-fázisok szinterezési hőmérsékletét, javítja a vázanyagokkal és gyémánttal való nedvesíthetőséget, megköti az oxigént, és szilárd -oldaterősítést biztosít. Ezenkívül a mangán növeli a mátrix szívósságát és kopásállóságát, így a szerszám jobban ellenáll az ütési terheléseknek.

 

Mivel azonban a mangán könnyen oxidálódik, elősegítheti a gyémánt grafitosítását magas hőmérsékleten, valamint csökkenti a mátrix hő- és elektromos vezetőképességét, használata szigorúan korlátozott, -tipikusan legfeljebb 5%-, és nagyrészt meghatározott rendszerekre korlátozódik, például W-alapú vagy WC{4}}alapú készítményekre. A mangán megfontolt felhasználása optimális egyensúlyt biztosít a gyémánt védelme, a szinterezés minőségének javítása és a szerszám általános teljesítményének javítása között.