Точки за знания за спойване на диамантени инструменти (част 1)

 

Ключови думи: диамант, диамантени инструменти, материали за спояване, технология за споране, прилагане на технология за споране в Diamond Tools

 

 

 

Diamond е функционален материал, който съчетава много отлични свойства. Това е най -трудният естествен материал, открит до момента, а уникалните му оптични, термични и механични свойства допълнително засилват статуса му на функционален материал. Diamond е разделен на две основни категории: естествен диамант и синтетичен диамант. Синтетичният диамант е допълнително разделен на единичен кристал и поликристален диамант. И трите типа диамант могат да се използват за изработка на диамантени инструменти.

 

През последните години глобалното производство на синтетични диаманти достигна 15 милиарда карата, като Китай последователно се класира на първо място в производството на синтетични диаманти. Китай, късмет на пазара, преживя бързо развитие в индустрията на Diamond Tool през последните две десетилетия, не само постига най -високото производство в света, но и разработва цялостна гама от нови инструменти.

Диамантените инструменти имат широк спектър от приложения, предимно в обработката на камък, керамичната модификация, геоложката пробиване, сондажа на нефт и добива. Те също играят важна роля в строителството, строителните материали, обработката, оптичното стъкло и бижута, както и електрониката и електрическата промишленост. Съвременното производство е все по-взискателно диамантени инструменти и производството на оборудване от висок клас все повече разчита на разработването на инструменти за рязане на диаманти. Високоскоростното, ултра високоскоростно, високо прецизно и ултра прецизно рязане и смилане, особено за обработка на твърди, чупливи и изключително твърди материали, сега са неразделни от Diamond Tools. Диамантените инструменти могат да бъдат категоризирани по приложение, включително инструменти за триони, инструменти за смилане и полиране, инструменти за рязане, сондажни инструменти и умирания за рисуване на тел.

 

 

Инструментите за диамантен трион се категоризират по форма, включително диамантени кръгли триони, диамантени банда, диамантени телени триони, диамантени телени триони и диамантени отвори. Понастоящем диамантените кръгли триони са най -често срещаният инструмент за трион в каменната и строителната индустрия, широко използван за рязане на продукти като гранит, мрамор, керамика и бетон. В контекста на зеленото производство, диамантените кръгли триони се развиват към комбинирани триони с много остриета, като комбинираните триони и банди триони са типични примери. Банните триони се отличават с десетки диамантени триони, монтирани един до друг върху трион, постигайки няколко пъти по -висока ефективност на рязане от конвенционалните абразивни триони. Получените разфасовки създават гладки, равномерни напречни сечения, значително намалявайки шлайфащото и полиране на натоварване. Диамантените телени триони обикновено се използват за гранит и мрамор за кариери, режещ стоманобетон или режещи метални конструкции и постепенно преминават към обработка на каменни и плочи с специална форма. Диамантените телени триони са способни на прецизно, тесното рязане на твърди и чупливи материали, което ги прави широко използвани в полупроводникови и фотоволтаични клетки. Те също така демонстрират уникални предимства в обработката на керамиката, кварцът, дървото и други материали.

 

Инструментите за смилане и полиране на диаманти са общ термин за геометрично оформени абразиви, свързани с диаманти с помощта на свързващо вещество. Диамантените абразиви предлагат висок шлифовъчен завършек, висока ефективност, ниски разходи за обработка и дълъг живот на продукта. Общите инструменти за смилане на диаманти включват шлайфащи дискове, шлифовъчни блокове, шлифовъчни глави, чаши за смилане, барабани, ролки, квадратни джанти, фрезови колела, тангенциални колела, колела за хонд, пръчици и блокове за преобладаване.

 

Диамантените инструменти се характеризират с изключително висока твърдост и устойчивост на износване, висок еластичен модул, нисък коефициент на триене, ниско термично разширение коефициент, отличен пренос на топлина и ниска адхезия към неподвижни метали. Диамантените инструменти могат да се използват за обработка на твърди и чупливи неметални материали (като керамика, графит и композитни материали), както и за прецизна обработка на здрави невъоръжени материали (като медни сплави и алуминиеви сплави). Диамантените инструменти се предлагат в голямо разнообразие от видове, всеки със значително различна производителност, структура, методи за подготовка и области на приложение. Общите инструменти за диаманти включват инструменти за завой на диаманти, резачки за диаманти, диамантени инструменти за скучно, диамантени брошури, диамантени свредла и инструменти за формиране на диаманти.

 

Диамантените свредла са модерни инструменти за сондиране, предлагащи висока ефективност на сондаж, високо качество на дупките, минимална интензивност на труда и ниски разходи за сондиране. Битовете на диамантените свредло са категоризирани предимно по приложение, включително битове на нефтена свредла, битове на въглища, битове за геоложка проверка, битове за инженерно проучване, бита с тънка стена, свредла, парченца стъклени свредла и композитни парченца сондиране.

 

 

 

Поради ограниченията в технологията за производство на диаманти, отделните диамантени частици са сравнително малки, често се доставят като фини частици или дори прах. Това представлява предизвикателства при приложението на Diamond. Тъй като Diamond може да реализира напълно своите отлични свойства, когато е прикрепен към матричен материал, свързването с матрицата е от решаващо значение за приложението му.

 

Диамантът по своята същност е несъвместим с повечето метали. Физически диамантените свойства не са съвместими с други материали и химически, металургично, те са несъвместими, ограничаващи диамантеното свързване.

 

В първите дни на индустриалното приложение на диаманти механичната настройка беше основният метод, както се вижда в инструменти като диамантени химикалки и стъклени резачки. Тези инструменти изискват големи диамантени частици.

 

За по -малките диамантени частици механичната настройка е почти невъзможна, което води до разработването на електропластирани методи за фиксирана настройка. Общият процес за електроплаване с диамантени инструменти е следният: обработка на тялото на инструмента, размерена проверка, механична обработка, обезмасляване, мариноване, изолация, отстраняване на ръжда, горещо и студено измиване на вода, анодно ецване, горещо и студена вода промиване, пронопланене, нанасяне на диамант, сгъстяване на слоя за покриване, почистване на резервоара, премахване на водород, инспекция и завършен инструмент.

 

Електроплализираните диаманти имат ниска якост на задържане и ниско излагане на диаманти, които влияят на силата на рязане и остротата. Приятите диамантени инструменти адресират тези недостатъци. Повадените диамантени инструменти са категоризирани като повърхностни и импрегнирани. Повърхностните инструменти включват спояване с диамант директно върху повърхността на субстрата, докато импрегнираните инструменти включват синтероване на диамант с други материали, за да се образува композит. Процесът на синтероване на диамантения композит по същество е процес на дифузионно споране между диаманта и субстрата. Чрез горещо натискане на диаманта и карбида в компактен (PDC), диамантената връзка се трансформира в карбидна връзка.

 

 

Процесът на синтероване на диамантената матрица (обикновено известна като острието) също е дифузионен процес на спояване. Диамантеният инструмент може да бъде категоризиран в три основни типа: еднослоен диамантен инструмент, запълване на инструменти, запълване на диамантеното острие и композитен лист PDC.

 

Горещото или студено натискане на синтероване на диамантените остриета е типичен процес на дифузионно спояване. В първите дни на производството на диамантени острие, металната прах с нискотемпература обикновено се разтопяваше с метален прах с висока температура, за да се закрепи допълнително диаманта. С технологичния напредък се появяват активни предварително сляжни прахове, съдържащи карбидно формиращи елементи (като хром, титан, ванадий и молибден). Дифузионното спояване или спояване се постига чрез реагиране на активния предварително слепна прах с диамант, за да образува карбиди. Образуването на карбид е бавно в резултат на взаимната дифузия и миграцията на активните елементи в предварително слежания прах и въглерода в диаманта. Този процес изисква дълъг период от време при определена температура за възникване на атомна дифузия и реакция, което прави горещото натискане на синтероването по -лесно постигане на този процес на дифузия.

 

Персинг с еднослойни диамантени инструменти обикновено използва активен или базиращ базиращ метал за пълнене. Този процес, чрез наличието на силни карбидни елементи или сплави, създава химическа металургична връзка между материала на матрицата и диаманта, подобрявайки захващащия се захващане на диаманта. Еднослойните запълнени инструменти разполагат с висок процент от откритите диаманти, които устояват на проливането, което води до рязко рязане и отлично отстраняване на чипс. Подреденото подреждане на диамантите не само осигурява рационално разпределение на диамантения слой на повърхността на инструмента, като увеличава максимално силата на рязане на диаманта, но също така значително намалява използването на диаманти, намалява разходите за инструменти и подобрява ефективността на рязане.

 

Съветите за спория с диамант представляват уникални предизвикателства. Първо, съветите на инструмента са прахообразни металургични продукти с многобройни капиляри. Второ, съветите на инструмента се синхронират, което води до наличие на оксиди както на повърхността, така и вътре. Трето, съставите на върха на инструмента варират, като поставят значителни изисквания към материали и процеси за споране.

 

Тъй като допустимата температура на отопление на PCD е ограничена (обикновено устойчиви на топлина температури, които не надвишават предимно 720-780 градуса), се използват предимно материали на сребърна основа. Въпреки това, обикновените сребърни материали имат ниска устойчивост на топлина и лоша омокряемост за диамант и карбид. Понастоящем са налични специализирани материали за зареждане на инструменти за PDC, които могат да отговарят на изискванията на PDC, като подобряват високотемпературната якост и свойствата на умора и оптимизирането на спойния.

 

 

 

След 30 -те години на миналия век принципите на металургията на прахът започват да се използват за производство на диамантени кръгли триони. Ранните инструменти бяха предимно синирани от диамант, метален прах с висока топка с висока топка, елементарен метален прах с ниска топка и материали за пълнене, с метален прах с ниска топка, който се предлага като запълващ пълнител. След 60 -те години Diamond Tools бързо се развива и нарастващ брой институции започнаха систематично да изследват матричните прахове. По-специално предварително спълнените пълнители на прах, по-специално събраха все по-голямо внимание за своите дифузионни спорни свойства в рамките на диамантените инструменти.

 

По време на използването на Diamond Tools значително количество диамант се губи поради износване на матрицата, а не от износване и повреда на самите диаманти. Това води до сравнително ниска скорост на използване на диаманти. Това е така, защото традиционното производство на диамантен сегмент разчита на механичното капсулиране на диамантите в матрицата. Тъй като диамантите не намокрят материала на металната матрица, след като матрицата се износва на определена височина, диамантите лесно се отделят от металната матрица, като значително намаляват производителността и живота на инструмента Diamond. Подобряването на капацитета за капсулиране на диаманти на матрицата е най -ефективната техническа мярка за предотвратяване на преждевременна загуба на диамант. Първоначално този подход се фокусира основно върху подобряване на сцеплението чрез механична екструзия и капсулиране в резултат на фазови трансформации в матричния прах. През последните две десетилетия изследванията за химическото металургично свързване на активни предварително слежни прахове с диамант се засилиха.

 

Добавянето на силни елементи, образуващи карбид като никел, титан, цирконий, ванадий, хром, молибден и волфрам към предварително сплотени прахове, подобрява намокряемостта на сплавта към диаманта и чрез дифузионно спортно по време на процеса на синтероване, засилва химическата връзка между матрицата и диаманта. Това увеличава височината на ръба на диаманта по време на смилане, подобрявайки ефективността на рязане и използването на диаманти. Освен това, предварително сплотеният прах, действащ като запълващ метал за пълнене, повишава стабилността и консистенцията на битовете за рязане на диаманти. Държавната ключова лаборатория на новите материали и технологии за споране систематично е проучила метали за пълнене на прах, базирани на механизма за спория за дифузия на прах, разработвайки серия от метали на прахообразни пълнички на базата на сребро и мед, включително FBCU423.

Тъй като температурният диапазон на топене на предварително следите прахове е съвместим с температурата на синтероване на битовете на диамантения инструмент, горещото натискане и синтероване са дифузионни спойващи процеси, докато студеното пресоване и синтероване са преходни процеси на дифузия на течно-фаза. Както горещите, така и студените процеси на натискане позволяват намокрящи реакции между елементи с висока топка и диамант при умерени температури.

 

Reactive pre-alloyed powders, replacing elemental metal powders, are used in the brazing sintering of impregnated diamond composites, addressing technical bottlenecks such as uneven mixing of diamond tool matrix metal powders, easy loss of low-melting-point elements, weak interaction of high-melting-point active elements, volatilization of high-vapor-pressure elements, structural segregation of компоненти и нестабилна якост на свързване. Механичният ефект на задържане на матрицата върху диамантената инкрустация е оптимизиран до композитна връзка с инкрустация/спойване, която подобрява височината и остротата на диамантеното острие. При рязане на гранит с острие, приготвено с предварително облечен прах, разработен от ключова лаборатория на новите материали и технологии, скоростта на рязане може да се увеличи с 1,5 до 2 пъти и животът на острието може да бъде удължен с 1,2 до 1,6 пъти.

 

 

Директното спояване на еднослойни диамантени инструменти се използва предимно при производството на химикалки за превръзка на колелата, измерващи инструменти, каменни инструменти, инструменти за гравиране на скъпоценни камъни или стъкло и диамантени шлифовъчни колела, диамантени шлифовъчни колела и диамантени файлове. Процесът на запълване постига металургична връзка между диаманта, запълващ метал за пълнене и металния субстрат, което води до висока якост на свързване. Височината на ръба на диаманта е значително по -голяма от тази, постигната с галванопластика. В резултат на това, запълнените еднослойни диамантени инструменти са остри, имат голям клипс на чипс, по-малко са податливи на запушване по време на употреба и постигат високо използване на диамантена песъчинка.

 

Повечето загащи метални сплави имат затруднения при намокряне на диамант, а диамантът е податлив на графитизация и окисляване при високи температури. Поради температурата на прехода на графитизацията на диаманта, температурата на споране не трябва да надвишава 1050 градуса, дори във вакуумна среда. Diamond Brazing има ограничен избор от метали за запълване на пълнители. Избраният метал за пълнене трябва да осигури добро намокряне с диамант и да образува химическа и металургична връзка с него. Той също трябва да поддържа остротата и да избягва прекомерната корозия. Освен това, свойствата на износване на металния метал трябва да са съвместими с материала, който се работи, за да се осигури оптимално излагане на диаманти и дълъг експлоатационен живот.

 

Елементи, образуващи карбид като титан, цирконий, хром и ванадий мокър диамант, но температурите им на топене са твърде високи, което води до силно графитизиран диаманта при високи температури. Кобалтът, желязото и алуминият ефективно намокрят диаманта в тяхното течно състояние, но те са силно корозивни в рамките на мощния си температурен диапазон. Понастоящем два общи процеса се използват за подобряване на диамантената омокряемост и намаляване на топлинните увреждания. Единият включва добавяне на активни елементи към конвенционалните спомствени сплави, за да подобрят тяхната омокряемост и афинитет към диаманта. Другият включва покритие на диамантената повърхност с метал. Когато споява с сплави с висока топка, повърхностният метал ефективно защитава диаманта, като свежда до минимум топлинните увреждания и подобрява своята омокряемост.

 

Два основни типа нови запълващи сплави се създават чрез добавяне на активни елементи към конвенционални спойващи сплави: медни и сребърни базови сплави като Ag-Cu, Cu-SN и NI-CR. Ag-Cu и Cu-Sn сплави с ниска топка с ниска топка са проектирани предимно, за да сведат до минимум топлинните увреждания на диаманта, но полученият споменат инструмент е слаб, което затруднява постигането на агресивно смилане. Diamond Tools, споени с NI-CR сплави, проявяват отлична устойчивост на износване и устойчивост на висока температура.

Процесите за запълване на еднокристални или еднослойни диамантени инструменти включват вакуумна пещ, лазерно спояване и екраниран газов високочестотен индукционен запълване. Притежаването във вакуумна пещ има висока ефективност на производството и равномерно отопление и може да заварява детайли със сложни конструкции и големи размери. Лазерното спояване използва лазерен лъч като източник на заваряване на топлина. По време на заваряването детайлът се нагрява бързо и диамантът остава в състояние с висока температура за кратко време, което може ефективно да предотврати претърпяването на диаманта. Загряването на високочестотни индукции на газови екрани използва високочестотна индукция за загряване на субстрата и загадъчната сплав едновременно. Той има висока температура на нагряване, бърза скорост на нагряване и е лесен за контрол на температурата. Той също може да се загрее локално и е лесен за постигане на автоматично управление.

 

Тази статия обсъжда принципите на спойната технология, използвани в запълнените диамантени инструменти, разработването на технологии за спояване и информация за материали, процеси и оборудване за спойване. Той също така предлага бъдещата посока на спория в технологията в индустрията на Diamond Tool.

 

(Този споен споена диамантена подложка за полиране на кадифе, ефективно комбинира процеса на запълване с технологията на гъвкавата диамантена подложка за полиране. Прави смилането на рязко и по-рентабилно.)

 

 

Съдържание на тази статия:

• 1. Diamond Tools и техните класификации
• 2. Форми на диамантени връзки
• 3. Приложения на технологията за споране в Diamond Tools
• 4. Дифузионно споене по време на синтероване с диамантена матрица
• 5. Празни с еднослойни диамантени инструменти
• 6. Празник на диамантени сегменти до матрица
• 7. Празни с диамантени композити
• 8. Оборудване и процеси за зареждане с диамантен инструмент
• 9. Тенденции за развитие в базирането на Diamond Tool,
• 10. Заключение

Поради ограниченото пространство, този уебсайт е разделен на два раздела за справка.

 

Точки за знания за спойване на диамантени инструменти (част 2)