Спояване на диамантен сегмент и субстрат

Диамантената режеща глава и субстратът често се свързват чрез спояване, за да се направят диамантени инструменти. Всички видове инструменти за рязане, рязане, шлифоване и пробиване, които се срещат в ежедневието, се свързват главно чрез спояване. Има различни форми на такива инструменти, но съединенията имат своята обща черта, а именно спояването на порести сложни композити, произведени чрез прахова металургия и легирана стомана.

 

Условията на работа на диамантените инструменти са сравнително тежки и те обикновено се използват в среда с висока скорост, вибрация и висока температура, така че запояването на диамантени режещи глави е трудно. За да се подобри ефективността на работа на диамантените инструменти, изискванията за скорост на рязане и скорост на подаване непрекъснато се увеличават, което изисква диамантените инструменти да имат по-висока якост на запояване. В техническия начин за подобряване на здравината на спояващия шев спояващият материал и процесът на спояване разчитат и се насърчават взаимно; по технически начин за подобряване на ефективността на спояване, процесът на спояване и оборудването за спояване се поддържат и насърчават взаимно.

 

Температурата на топене на добавъчния метал за спояване е тясно свързана със синтероването на режещата глава. Температурата на топене на спояващия добавъчен метал трябва да бъде избрана според температурата на синтероване; изборът на якост на добавъчния метал трябва да се отнася до условията на използване на инструмента. Материалът за спояване трябва да отговаря на следните условия, когато диамантената режеща глава е споена със субстрата: температурата на топене на спойката трябва да бъде под 850 градуса и колкото по-ниска е, толкова по-добре; добавъчният метал за спояване има добра омокряемост към матричния материал на диамантената режеща глава и субстрата на инструмента и умерено разпръскване на потока; спойката също трябва да има добра устойчивост на умора и стабилност и може да издържа на мигновени високи температури от 300-400 градуса; процесът на спояване е лесен за работа и може да се използва индукционно спояване с общо предназначение или пламъчно спояване.

 

Основните фактори, влияещи на процеса на спояване върху механичните свойства на споените съединения на диамантените инструменти са дебелината на заваръчния лист, предварителна обработка, време на нагряване, скорост на нагряване, време на задържане, обработка след заваряване и др. Тези фактори определят състоянието на намокряне, порьозността, степента на включване, дебелината на спояващия шев и остатъчното напрежение в засегнатата от топлина зона на спояване и др.

 

Дебелината на спояващия лист влияе върху дебелината на спояващия шев на съединението, като по този начин влияе върху якостта на срязване и якостта на умора на спояващото съединение. Експерименталните изследвания показват, че при използване на един и същ състав на спойка и процес на спояване за запояване на диамантени инструменти, когато дебелината на спояващия шев е между {{0}}.20 и 0,28 mm, цялостната производителност на спояващия шев е по-добър (дебелината на спояващия добавъчен метал може да бъде намалена до 0,15 mm при повторно заваряване). Когато дебелината на спояващия шев е малка, намокрянето на спойката към повърхността на съединението на режещата глава и основата на инструмента е недостатъчно, което води до ниска скорост на спояване и ниска якост на спояващия шев; в същото време калай, олово и алуминий, желязо, волфрам, титан и други елементи дифундират и се разтварят в заваръчния шев, което насърчава крехкостта на спойката и намалява здравината на връзката. Когато дебелината на спояващия шев е твърде голяма, е лесно да се генерират пори в спояващия шев, което намалява ефективната зона на спояване и намалява якостта на срязване.

 

Образуването на спояващия шев е тясно свързано с целия процес на нагряване. Фактори като скорост на нагряване, температура на запояване, време на задържане и скорост на охлаждане ще повлияят на омокряемостта и порьозността на запоеното съединение, като по този начин променят механичните свойства на съединението. В производствения процес често се използва по-висока скорост на нагряване, за да се подобри ефективността на работа. Ако скоростта на нагряване е твърде висока, съединението ще има голямо остатъчно напрежение и ще повлияе на механичните свойства на заваръчния шев. Поради голямата разлика в коефициента на линейно разширение на всеки компонент в диамантения сегмент, например, коефициентът на линейно разширение на волфрамов карбид, волфрам и хром е малък, докато коефициентът на линейно разширение на цинк, олово, калай, манган, кобалт и други елементи е голям. Деформацията на елемента след нагряване е различна, за да генерира вътрешно напрежение. Но твърде ниската скорост на нагряване не само води до ниска производствена ефективност, но също така влошава окисляването на метала на спояващия шев, което има неблагоприятни ефекти върху ставите на диамантените инструменти. За решаване на проблема със скоростта на нагряване може да се използва двустепенен процес на нагряване. Първо детайлът се нагрява до 400-500 градуса и температурата се поддържа за определен период от време, преди да продължи нагряването и заваряването. Температурата на спояване има известно влияние върху механичните свойства на съединението. Когато температурата на спояване е твърде висока, цинковият елемент в материала за спояване се изпарява, за да причини пори, и в същото време материалът за спояване лесно се окислява, за да се получат шлакови включвания, което води до намаляване на якостта на съединението; когато температурата на спояване е твърде ниска, течливостта на спояващия материал е лоша, лесно е да се получат шлакови включвания, да се причини фалшиво заваряване и също да се намали здравината на съединението.

 

Вибрацията с висока честота в процеса на спояване може да подобри скоростта на спояване и да намали остатъчното термично напрежение. Технологията за магнитно задвижване може да подобри енергийната ефективност, да намали консумацията на енергия и да подобри ефективността на работа.

Предварителната и последваща обработка на спояването има важно влияние върху качеството на спояването. Преди заваряване запоената повърхност трябва да се шлайфа, за да се отстрани оксидният слой. Изисква се празнината между главата на шлифовъчния инструмент и свързващата част на субстрата да е еднаква. Често използваните методи за отстраняване на повърхностния оксиден слой включват шлайфане с шлифовъчна машина, пилене и пясъкоструене. Диамантените инструменти след заваряване трябва да предприемат мерки за бавно охлаждане или запазване на топлината, за да се намали скоростта на охлаждане след заваряване, доколкото е възможно, което е полезно за намаляване на термичния стрес след заваряване. По-икономичният начин в производството е използването на азбест за запазване на топлината. След заваряване обикновено има голямо количество оксидна шлака и флюс, оставащи на повърхността на детайла, които трябва да бъдат почистени чрез пясъкоструене, за да се избегне корозия на детайла от флюса. След почистване на детайла е необходимо да се провери качеството на заваряване на спояващия шев. Повърхността на спояващия шев с добро качество на заваряване е гладка, гладка, с форма на дъга и няма очевидни пори и пукнатини.