Puncte de cunoștințe ale Instrumentelor de Diamond Brashing (Partea 1)

 

Cuvinte cheie: instrumente cu diamante, diamante, materiale de brazare, tehnologie de brazare, aplicarea tehnologiei de brațare în instrumente cu diamante

 

 

 

Diamantul este un material funcțional care combină multe proprietăți excelente. Este cel mai greu material natural descoperit până în prezent, iar proprietățile sale optice, termice și mecanice unice își îmbunătățesc în continuare statutul ca material funcțional. Diamantul este împărțit în două categorii majore: diamant natural și diamant sintetic. Diamantul sintetic este împărțit în continuare în un singur diamant cristal și policristalin. Toate cele trei tipuri de diamant pot fi utilizate pentru a face instrumente cu diamante.

 

În ultimii ani, producția globală de diamante sintetice a ajuns la 15 miliarde de carate, China clasându -se constant pe primul loc în producția de diamante sintetice. China, un latecomer pe piață, a cunoscut o dezvoltare rapidă în industria instrumentelor de diamante în ultimele două decenii, nu numai că a obținut cea mai mare producție din lume, ci și dezvoltarea unei game cuprinzătoare de instrumente noi.

Instrumentele cu diamante au o gamă largă de aplicații, în principal în procesarea pietrei, modificarea ceramică, forajul geologic, forajul petrolier și minerit. De asemenea, acestea joacă un rol important în construcții, materiale de construcție, prelucrare, prelucrarea optică a sticlei și bijuteriilor și a industriilor electronice și electrice. Fabricarea modernă este din ce în ce mai solicitantă instrumente cu diamante, iar fabricația de echipamente de înaltă calitate depinde din ce în ce mai mult de dezvoltarea de unelte de tăiere a diamantelor. Tăierea și măcinarea cu viteză ultra-înaltă, de înaltă precizie și ultra-precizie, în special pentru procesarea materialelor dure, fragile și extrem de dure, sunt acum inseparabile de instrumentele cu diamante. Instrumentele cu diamante pot fi clasificate după aplicație, inclusiv instrumente de tăiere, instrumente de măcinare și lustruire, instrumente de tăiere, instrumente de foraj și matrițe de sârmă.

 

 

Instrumentele de ferăstrău cu diamante sunt clasificate în funcție de formă, inclusiv lame de ferăstrău circular cu diamante, ferăstrău cu bandă cu diamante, ferăstrău cu sârmă cu diamante, ferăstrău cu sârmă cu diamante și ferăstrău cu gaură de diamant. Lamele de ferăstrău circular cu diamante sunt în prezent cel mai frecvent instrument de tăiere din industria de piatră și construcții, utilizate pe scară largă pentru tăierea produselor precum granit, marmură, ceramică și beton. În contextul producției ecologice, lamele de ferăstrău circular cu diamante se dezvoltă spre ferăstraie combinată cu mai multe lambade, ferăstraiele combinate și ferăstrăul de bandă fiind exemple tipice. Ferăstrăul de bandă prezintă zeci de lame de ferăstrău cu diamante, montate unul lângă altul pe un cadru de ferăstrău, obținând de mai multe ori mai mare eficiență de tăiere decât ferăstrăul abraziv convențional. Reducerile rezultate creează o secțiune netedă, chiar transversală, reducând semnificativ volumul de muncă de măcinare și lustruire. Lărazele cu sârmă cu diamante sunt utilizate în general pentru granitul și marmura de carieră, tăierea betonului armat sau tăierea structurilor metalice și se tranziționează treptat la prelucrarea pietrei și a plăcilor în formă specială. BAGS de sârmă cu diamante sunt capabile de tăierea precisă, îngustă-Kerf a materialelor dure și fragile, ceea ce le face utilizate pe scară largă în tăierea semiconductorului și a celulelor fotovoltaice. De asemenea, demonstrează avantaje unice în procesarea ceramicii, cuarțului, lemnului și altor materiale.

 

Instrumentele de măcinare și lustruire a diamantelor sunt un termen general pentru abrazivele în formă geometrică legată de diamante folosind un liant. Abrazivii cu diamante oferă un finisaj ridicat de măcinare, eficiență ridicată, costuri de procesare scăzute și o durată de viață lungă a produsului. Instrumentele obișnuite de măcinare a diamantului includ discuri de măcinare, blocuri de măcinare, capete de măcinare, cupe de măcinare, tobe, role, roți de pătrat, roți de frezare, roți tangențiale, roți de onoare, bețe de onoare și blocuri de onoare.

 

Instrumentele cu diamante sunt caracterizate prin rezistență la duritate și uzură extrem de ridicată, modul elastic ridicat, coeficient scăzut de frecare, coeficient de expansiune termică scăzut, transfer de căldură excelent și aderență scăzută la metale neferoase. Instrumentele cu diamante pot fi utilizate pentru prelucrarea materialelor nemetalice dure și fragile (cum ar fi ceramică, grafit și materiale compozite), precum și pentru prelucrarea de precizie a materialelor neferoase dure (cum ar fi aliaje de cupru și aliaje de aluminiu). Instrumentele cu diamante sunt într -o mare varietate de tipuri, fiecare cu performanțe, structură, metode de pregătire și zone de aplicare semnificativ variate. Instrumentele comune cu diamante includ instrumente de întoarcere a diamantelor, tăieturi de frezare cu diamante, instrumente de plictisire a diamantelor, broaște cu diamante, biți de foraj cu diamante și instrumente de formare a diamantelor.

 

Bucățile de foraj cu diamante sunt instrumente avansate de foraj, care oferă eficiență ridicată de foraj, calitate ridicată a găurilor, intensitate minimă a forței de muncă și costuri scăzute de foraj. Biții de foraj cu diamante sunt clasificate în principal după aplicare, incluzând bucăți de foraj petrolier, bucăți de foraj de cărbune, biți de burghiu de explorare geologică, bucăți de burghiu de explorare a ingineriei, bucăți de burghiu de inginerie cu perete subțire, bucăți de burghiu de sticlă și bucăți de burghiu pentru materiale compuse.

 

 

 

Datorită limitărilor tehnologiei de fabricație a diamantelor, particulele individuale de diamant sunt relativ mici, adesea furnizate ca particule fine sau chiar pulbere. Aceasta prezintă provocări în aplicarea cu diamante. Deoarece Diamond nu poate realiza pe deplin proprietățile sale excelente atunci când sunt atașate la un material matricial, legătura cu matricea este crucială pentru aplicarea sa.

 

Diamantul este inerent incompatibil cu majoritatea metalelor. Din punct de vedere fizic, proprietățile de diamant nu sunt compatibile cu alte materiale și, din punct de vedere chimic, metalurgic, sunt incompatibile, limitând legarea cu diamante.

 

În primele zile de aplicare industrială cu diamante, setarea mecanică a fost metoda principală, așa cum se vede în instrumente precum pixuri cu diamante și tăietori de sticlă. Aceste instrumente necesită particule mari de diamant.

 

Pentru particule mai mici de diamant, setarea mecanică este aproape imposibilă, ceea ce duce la dezvoltarea metodelor de setare fixe electroplate. Procesul general pentru electroplarea instrumentelor cu diamante este următorul: prelucrarea corpului sculei, inspecție dimensională, tratament mecanic, degresare, decapare, tratament de izolare, îndepărtarea ruginii, spălarea apei calde și rece, gravura anodică, spălarea apei calde și rece, electroplarea, aplicarea diamantului, îngroșarea stratului de placare, curățarea rezervorului, eliminarea hidrogenului, inspecția și instrumentul finalizat.

 

Diamantele electroplate au o rezistență scăzută de reținere și o expunere scăzută cu diamante, care afectează forța de tăiere și claritatea. Instrumentele cu diamante brazate abordează aceste deficiențe. Instrumentele cu diamante brazate sunt clasificate ca setate de suprafață și impregnate. Instrumentele setate de suprafață implică brazarea diamantului direct pe suprafața substratului, în timp ce instrumentele impregnate implică sinterizarea diamantului cu alte materiale pentru a forma un compozit. Procesul de sinterizare al compozitului cu diamante este, în esență, un proces de brazare de difuzie între diamant și substrat. Prin apăsarea caldă a diamantului și a carburii într -un compact (PDC), legătura cu diamante este transformată într -o legătură de carbură.

 

 

Procesul de sinterizare al matricei de diamant (cunoscute în mod obișnuit ca lamă) este, de asemenea, un proces de brazare de difuzie. Braotarea cu instrumente cu diamante poate fi clasificată în trei tipuri principale: brațarea cu un singur strat de diamant, brațarea cu lame de diamant și brazarea cu foi compuse PDC.

 

Sinterizarea presantă caldă sau rece a lamelor de diamant este un proces tipic de brazare de difuzie. În primele zile de fabricare a lamelor de diamante, pulberea de metal la temperaturi joase a fost de obicei difuzie topită brațată cu pulbere de metal la temperaturi ridicate pentru a asigura în continuare diamantul. Odată cu progresele tehnologice, au apărut pulberi active pre-aliate care conțin elemente care formează carbură (cum ar fi crom, titan, vanadiu și molibden). Bratarea de difuzie sau brazarea se realizează prin reacția pulberii active pre-aliate cu diamant pentru a forma carburi. Formarea carburii este lentă, rezultând din difuzia reciprocă și migrarea elementelor active în pulberea prealyată și carbonul din diamant. Acest proces necesită o perioadă lungă de timp la o anumită temperatură pentru ca difuzarea atomică și reacția să apară, ceea ce face ca sinterizarea presantă la cald să obțină mai ușor acest proces de difuzie.

 

Braundarea instrumentelor cu un singur strat cu un singur strat folosește de obicei un metal de umplutură de brazare activ sau pe bază de nichel. Acest proces, prin prezența unor elemente sau aliaje puternice care formează carbură, creează o legătură metalurgică chimică între materialul matricial și diamant, îmbunătățind strânsoarea stratului de braț pe diamant. Instrumentele brațate cu un singur strat prezintă un procent ridicat de diamante expuse, care rezistă la vărsare, ceea ce duce la tăiere ascuțită și la îndepărtarea excelentă a cipurilor. Aranjarea ordonată a diamantelor nu numai că asigură o distribuție rațională a stratului de diamant pe suprafața sculei, maximizând puterea de tăiere a diamantului, dar reduce semnificativ consumul de diamant, scăzând costurile sculei și îmbunătățind eficiența de reducere.

 

Sfaturile cu instrumente cu diamante de brațare prezintă provocări unice. În primul rând, sfaturile pentru scule sunt produse de metalurgie cu pulbere cu numeroase capilare. În al doilea rând, sfaturile sculei sunt sinterizate, ceea ce duce la prezența oxizilor atât pe suprafață, cât și pe interior. În al treilea rând, compozițiile vârfului instrumentului variază, punând cereri semnificative asupra materialelor și proceselor de brațare.

 

Deoarece temperatura admisă de încălzire a PCD este limitată (în general, temperaturile rezistente la căldură nu depășesc 720-780 grade), materialele de brazare pe bază de argint sunt utilizate în principal. Cu toate acestea, materialele comune de brazare pe bază de argint au o rezistență scăzută la căldură și o umectabilitate slabă pentru diamant și carbură. În prezent, sunt disponibile materiale specializate de brazare cu instrumente PDC care pot satisface cerințele de brațare PDC prin îmbunătățirea rezistenței la temperatură ridicată a materialului de brazare și a proprietăților de oboseală și optimizarea procesului de brazare.

 

 

 

După anii 1930, principiile metalurgiei pulbere au început să fie utilizate pentru fabricarea lamelor de ferăstrău circular cu diamante. Instrumentele timpurii au fost sinterizate în primul rând din praf de metal cu schelet cu diamante, pulbere elementară de metal cu topire joasă și materiale de umplutură, cu materiale de metal cu topire scăzută, care servește ca umplutură de brazare. După anii 1960, Diamond Tools s -a dezvoltat rapid și un număr tot mai mare de instituții au început să cerceteze sistematic pulberile matriceale. Umpluturile de brazare pulbere pre-aliate, în special, au obținut o atenție crescândă pentru proprietățile lor de brazare de difuzie în cadrul instrumentelor cu diamante.

 

În timpul utilizării instrumentelor cu diamante, se pierde o cantitate semnificativă de diamant din cauza uzurii matricei, mai degrabă decât uzura și eșecul diamantelor în sine. Aceasta duce la o rată de utilizare a diamantelor relativ scăzută. Acest lucru se datorează faptului că fabricarea tradițională a segmentului de diamante se bazează pe încapsularea mecanică a diamantelor din matrice. Deoarece diamantele nu umezesc materialul matricei metalice, odată ce matricea se poartă la o anumită înălțime, diamantele se separă cu ușurință de matricea metalică, reducând semnificativ performanța și viața instrumentului cu diamante. Îmbunătățirea capacității de încapsulare a diamantelor a matricei este cea mai eficientă măsură tehnică pentru a preveni pierderea prematură de diamant. Inițial, această abordare s -a concentrat în principal pe îmbunătățirea aderenței prin extrudarea mecanică și încapsulare, rezultând din transformările de fază în pulberea matricei. În ultimele două decenii, s-au intensificat cercetările privind legarea metalurgică chimică a pulberilor active pre-aliate cu diamant.

 

Adăugarea unor elemente puternice de formare a carburilor, cum ar fi nichel, titan, zirconiu, vanadiu, crom, molibden și tungsten la pulberi pre-aliați îmbunătățește umectabilitatea aliajului la diamant și, prin brazarea de difuzie în timpul procesului de sinterizare, consolidează legătura chimică între matrice și diamant. Acest lucru crește înălțimea marginii diamantului în timpul măcinării, îmbunătățind eficiența tăierii și utilizarea diamantului. Mai mult, pulberea pre-aliat, care acționează ca un metal de umplutură de braț, îmbunătățește stabilitatea și consistența bițiilor de tăiere a diamantelor. Laboratorul cheie de stat al noilor materiale și tehnologii de brațare a studiat în mod sistematic metale de umplutură de brazare pulbere bazată pe mecanismul de brazare a difuziei de pulbere, dezvoltând o serie de metale de umplutură de brazare cu pulbere pe bază de argint și cupru, inclusiv FBAG625, FBAG737, FBCU14, FBCU17, FBCU18, FBCU70 și FBCU17, FBCU18, FBCU70, și FBCU423.

Deoarece gama de temperatură de topire a pulberilor pre-aliate este compatibilă cu temperatura de sinterizare a bițiilor de instrumente de diamant, presarea la cald și sinterizarea sunt procese de brazare de difuzie, în timp ce presarea la rece și sinterizarea sunt procese tranzitorii în fază lichidă. Atât procesele de presare caldă și rece permit reacții de umectare între elemente cu punct de topire ridicat și diamant la temperaturi moderate.

 

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 componente și rezistență de legătură instabilă. Efectul mecanic de deținere a matricei asupra incrustării de diamant este optimizat la o conexiune compozită de incrustare/brațare, care îmbunătățește înălțimea și claritatea lamei de diamant. Atunci când tăiați granitul cu o lamă pregătită cu pulbere pre-aliat dezvoltată de laboratorul cheie de stat al noilor materiale și tehnologii de brazare, viteza de tăiere poate fi crescută de 1,5 până la 2 ori, iar viața lamei de ferăstrău poate fi prelungită de 1,2 până la 1,6 ori.

 

 

Bratarea directă a instrumentelor cu un singur strat cu diamante este utilizată în principal la fabricarea de stilouri de pansament cu roți de măcinare, unelte de măsurare, unelte de piatră, unelte de gresie sau gresie din sticlă și roți de măcinare cu diamante, roți de măcinare cu diamante și fișiere cu diamante. Procesul de brazare atinge o legătură metalurgică între diamant, metalul de umplutură de braț și substratul metalic, ceea ce duce la o rezistență ridicată a legăturii. Înălțimea marginii diamantului este semnificativ mai mare decât cea obținută cu electroplarea. Drept urmare, instrumentele cu diamante cu un singur strat cu un singur strat sunt ascuțite, au o gardă mare a cipurilor, sunt mai puțin sensibile la înfundare în timpul utilizării și obțin o utilizare ridicată a granulației cu diamante.

 

Majoritatea aliajelor de metale de umplutură de umplutură au dificultăți în umezirea diamantului, iar diamantul este sensibil la grafitizare și oxidare la temperaturi ridicate. Datorită temperaturii de tranziție de grafitizare a diamantului, temperatura de brazare nu trebuie să depășească 1050 grade, chiar și într -un mediu de vid. Bărbirea cu diamante are o selecție limitată de metale de umplutură de braț. Metalul de umplutură selectat trebuie să asigure o umezire bună cu diamant și să formeze o legătură chimică și metalurgică cu acesta. De asemenea, trebuie să mențină claritatea și să evite coroziunea excesivă. În plus, proprietățile de uzură ale metalelor de umplutură trebuie să fie compatibile cu materialul lucrat pentru a asigura o expunere optimă a diamantelor și o durată de viață lungă.

 

Elementele care formează carbură, cum ar fi bine titanul, zirconiul, cromul și diamantul umed de vanadiu, dar temperaturile lor de topire sunt prea mari, ceea ce face ca diamantul să devină grafic grafitizat la temperaturi ridicate. Cobalt, fier și aluminiu umed efectiv diamantul în starea lor lichidă, dar sunt grav corozive în intervalul lor de temperatură umed. În prezent, două procese comune sunt utilizate pentru a îmbunătăți umectabilitatea diamantului și pentru a reduce daunele termice. Unul implică adăugarea de elemente active în aliaje de brazare convenționale pentru a -și îmbunătăți umectabilitatea și afinitatea pentru diamant. Celălalt implică acoperirea suprafeței de diamant cu metal. Atunci când brațați cu aliaje de brazare cu punct de topire mare, metalul de suprafață protejează efectiv diamantul, minimizând daunele termice și îmbunătățindu-și umectabilitatea.

 

Două tipuri majore de noi aliaje de brațare sunt create prin adăugarea de elemente active la aliaje convenționale de brazare: aliaje de brazare pe bază de cupru și pe bază de argint, precum Ag-CU, Cu-SN și Ni-CR. Aliajele Ag-CU și CU-SN aliaje de brazare cu topire scăzută sunt concepute în primul rând pentru a reduce la minimum daunele termice ale diamantului, dar instrumentul cu brațe rezultate este slab, ceea ce face dificilă obținerea de măcinare agresivă. Instrumentele de diamant brațate cu aliaje Ni-CR prezintă o rezistență excelentă la uzură și o rezistență la temperatură ridicată.

Procesele pentru brazarea instrumentelor cu diamante cu un singur cristal sau cu un singur strat includ brațarea cuptorului de vid, brațarea cu laser și brațarea cu inducție de înaltă frecvență de gaze. Brătarea într -un cuptor în vid are o eficiență ridicată a producției și încălzire uniformă și poate suda piese de lucru cu structuri complexe și dimensiuni mari. Brashing laser folosește un fascicul laser ca sursă de căldură de sudare. În timpul sudării, piesa de lucru este încălzită local rapid, iar diamantul rămâne într-o stare de temperatură ridicată pentru o perioadă scurtă de timp, ceea ce poate împiedica efectiv diamantul să fie în curs de grafitizare. Brățarea de inducție de înaltă frecvență cu protecție de înaltă frecvență utilizează inducție de înaltă frecvență pentru încălzirea substratului și aliajului de brațare în același timp. Are o temperatură ridicată de încălzire, o viteză rapidă de încălzire și este ușor de controlat temperatura. De asemenea, se poate încălzi la nivel local și este ușor de obținut un control automat.

 

Acest articol discută principiile tehnologiei de brațare utilizate în instrumentele cu diamante brazate, dezvoltarea tehnologiei de brațare și informații despre materiale, procese și echipamente de brațare. De asemenea, propune direcția viitoare a tehnologiei de brazare în industria instrumentelor de diamante.

 

(Acest tampon de lustruire cu catifea cu diamante brazate cu brațați combină efectiv procesul de brațare cu tehnologia plăcuței flexibile de lustruire a diamantelor. Face măcinarea ascuțită și mai rentabilă.)

 

 

Conținutul acestui articol:

• 1. Instrumente cu diamante și clasificările lor
• 2. Forme de conexiuni cu diamante
• 3. Aplicații ale tehnologiei de brațare în instrumente cu diamante
• 4.
• 5. Bratarea instrumentelor cu un singur strat cu diamante
• 6. Bratarea segmentelor de diamante la matrice
• 7. Brashing of Diamond Composites
• 8. Echipamente și procese de brazare cu instrumente cu diamante
• 9. Tendințe de dezvoltare în brațarea cu instrumente cu diamante
• 10. Concluzie

Datorită spațiului limitat, acest site web este împărțit în două secțiuni pentru referința dvs.

 

Puncte de cunoștințe ale instrumentelor cu diamante de brazare (partea 2)