Točke znanja o lemljenim dijamantskim alatima (1. dio)

 

Ključne riječi: dijamant, dijamantski alati, lemljeni materijali, tehnologija lemljenja, primjena tehnologije lemljenja u dijamantnim alatima

 

 

 

Diamond je funkcionalni materijal koji kombinira mnoga izvrsna svojstva. Do danas je otkriven najteži prirodni materijal, a njegovi jedinstveni optička, toplinska i mehanička svojstva dodatno poboljšavaju njegov status funkcionalnog materijala. Dijamant je podijeljen u dvije glavne kategorije: prirodni dijamant i sintetički dijamant. Sintetički dijamant je dalje podijeljen na pojedinačni kristalni i polikristalni dijamant. Sve tri vrste dijamanta mogu se koristiti za izradu dijamantskih alata.

 

Posljednjih godina globalna proizvodnja sintetičkih dijamanata dosegla je 15 milijardi karata, a Kina je dosljedno rangirala prvo u proizvodnji sintetičkih dijamanata. Kina, latekomer na tržištu, u posljednja dva desetljeća doživjela je brz razvoj industrije dijamantnih alata, ne samo da je postigla najvišu proizvodnju na svijetu, već je i razvijala sveobuhvatni asortiman novih alata.

Dijamantni alati imaju širok raspon primjena, prvenstveno u preradi kamena, keramičkim modifikacijama, geološkom bušenju, bušenju ulja i rudarstvu. Oni također igraju važnu ulogu u građevinskom, građevinskom materijalu, obradi, optičkom staklu i obradi nakita, te elektronici i električnoj industriji. Moderna proizvodnja sve je zahtjevnija dijamantska alati, a proizvodnja vrhunske opreme sve se više oslanja na razvoj alata za rezanje dijamanata. Velika brzina, ultra brzina, visoko precizno i ultra precizno rezanje i mljevenje, posebno za obradu tvrdih, lomljivih i izuzetno tvrdih materijala, sada su nerazdvojni od dijamantskih alata. Dijamantni alati mogu se kategorizirati primjenom, uključujući alate za piljenje, alate za mljevenje i poliranje, alate za rezanje, alate za bušenje i crtanje žica.

 

 

Dijamantni alati za piljenje kategorizirani su prema obliku, uključujući dijamantske kružne lopatice, dijamantske pile, dijamantne žice, dijamantne žičane pile i dijamantske rupe. Dijamantne kružne pile trenutno su najčešći alat za piljenje u kamenoj i građevinskoj industriji, široko se koristi za rezanje proizvoda kao što su granit, mramora, keramika i beton. U kontekstu zelene proizvodnje, dijamantske kružne pile razvijaju se prema kombiniranim pilama s multi-postoljem, s tim da su kombinirane pile i bandske pile tipični primjeri. Gang Saws sadrže desetke dijamantskih pila montiranih jedan pored drugog na okviru pile, postižući nekoliko puta veću učinkovitost rezanja od konvencionalnih abrazivnih pila. Rezultirajući rezovi stvaraju glatke, čak i presjeke, značajno smanjujući radno opterećenje brušenja i poliranje. Dijamantne žičane pile uglavnom se koriste za kamenoloma granita i mramora, rezanje ojačanog betona ili rezanje metalnih struktura, a postupno prelaze na preradu kamena i ploča u obliku posebnog oblika. Dijamantne žičane pile sposobne su precizno, uski kerf rezanje tvrdih i krhkih materijala, što ih čini široko korištenim u poluvodičkom i fotonaponskom rezanju stanica. Oni također pokazuju jedinstvene prednosti u obradi keramike, kvarca, drva i drugih materijala.

 

Alati za mljevenje i poliranje dijamanata opći su pojam za geometrijski oblikovane abrazive povezane s dijamantima pomoću veziva. Dijamantni abrazivi nude visoku obradu mljevenja, visoku učinkovitost, niske troškove obrade i dug vijek proizvoda. Uobičajeni alati za mljevenje dijamanta uključuju mljevene diskove, blokove brušenja, glave za mljevenje, čašice za brušenje, bubnjeve, valjke, kotače za kvadrate, mljevene kotače, tangencijalne kotače, kotače za hkivanje, udaljenosti za odmor i blokove koji se nalaze.

 

Dijamantni alati karakteriziraju izuzetno visoku tvrdoću i otpornost na habanje, visoki elastični modul, nizak koeficijent trenja, nizak koeficijent toplinske ekspanzije, izvrstan prijenos topline i niska adhezija na obojene metale. Dijamantni alati mogu se koristiti za obradu tvrdih i krhkih nemetalnih materijala (poput keramike, grafita i kompozitnih materijala), kao i za precizno obradu čvrstih jednostavnih materijala (poput bakrenih legura i aluminijskih legura). Dijamantni alati dolaze u širokom rasponu vrsta, od kojih svaka ima značajno različite performanse, strukturu, metode pripreme i područja primjene. Uobičajeni dijamantni alati uključuju alate za okretanje dijamanata, rezače dijamanta, dijamantni dosadni alati, dijamantske brojeve, dijelove dijamantnih bušilica i alate za oblikovanje dijamanata.

 

Dijamantni komadići su napredni alati za bušenje, koji nude visoku učinkovitost bušenja, visoku kvalitetu rupe, minimalan intenzitet rada i niski troškovi bušenja. Dijamantni komadići prvenstveno su kategorizirani primjenom, uključujući komadiće naftnih bušilica, komadiće za bušenje ugljena, dijelove bušilice za geološko istraživanje, inženjerski istraživački komadići, inženjerski komadići inženjering, komadići za bušenje stakla i kompozitne bitove za bušenje materijala.

 

 

 

Zbog ograničenja tehnologije proizvodnje dijamanta, pojedine dijamantske čestice su relativno male, često se isporučuju kao fine čestice ili čak prah. To predstavlja izazove u primjeni dijamanta. Budući da Diamond može u potpunosti ostvariti svoja izvrsna svojstva samo kada se pričvrsti na matrični materijal, vezanje s matricom je ključno za njegovu primjenu.

 

Dijamant je inherentno nespojiv s većinom metala. Fizički, dijamantska svojstva nisu kompatibilna s drugim materijalima, a kemijski, metalurški, oni su nespojivi, ograničavaju dijamantsko povezivanje.

 

U ranim danima dijamantske industrijske primjene, mehanička postavka bila je glavna metoda, kao što se vidi u alatima poput dijamantskih olovaka i rezača stakla. Ovi alati zahtijevaju velike dijamantske čestice.

 

Za manje dijamantske čestice mehanička postavka gotovo je nemoguća, što dovodi do razvoja metoda fiksnih postavljanja elektroplacije. Opći postupak dijamantskih alata za elektroprintu je sljedeći: obrada tijela alata, dimenzionalni pregled, mehanički tretman, odmašćivanje, kiseli, izolacijski tretman, uklanjanje hrđe, pranje tople i hladne vode, anodno jetkanje, tople i hladnoj vodi, eksploziranje dijamanata, zadebljanje sloja za oblaganje, čišćenje spremnika, i završeno alati.

 

Dijamanti s elektroplanom imaju nisku čvrstoću i nisku izloženost dijamanta, što utječu na silu rezanja i oštrinu. Leženi dijamantni alati rješavaju ove nedostatke. Leženi dijamantni alati kategorizirani su kao površinski postavljeni i impregnirani. Površinski alati uključuju lemljenje dijamanta izravno na površinu supstrata, dok impregnirani alati uključuju sintering dijamanta s drugim materijalima kako bi se stvorio kompozit. Proces sinteriranja dijamantskog kompozita u osnovi je proces difuzijskog lemljenja između dijamanta i supstrata. Vrućim pritiskom dijamanta i karbida u kompaktni (PDC), dijamantna veza pretvara se u karbidnu vezu.

 

 

Proces sinteriranja dijamantne matrice (obično poznat kao oštrica) također je proces difuzijskog lemljenja. Lemljenje dijamantskog alata može se kategorizirati u tri glavne vrste: jednoslojne dijamantne lemljenje alata, lemljenje dijamantnih oštrica i lemljenje PDC kompozitnog lima.

 

Vruće ili hladno prešanje sinteriranja dijamantnih noževa tipičan je proces lemljenja difuzije. U ranim danima proizvodnje dijamantnih oštrica, metalni prah s niskim temperaturama obično je bio rastopljeni-difuzija ležena metalnim prahom visoke temperature kako bi se dodatno učvrstila dijamant. Uz tehnološki napredak, pojavili su se aktivni unaprijed nileni prah koji sadrže elemente koji formiraju karbid (poput kroma, titana, vanadija i molibdena). Difuzijsko lemljenje ili lemljenje postižu se reagiranjem aktivnog unaprijed leguranog praha s dijamantima kako bi se nastalo karbidi. Formiranje karbida je sporo, što je posljedica međusobne difuzije i migracije aktivnih elemenata u unaprijed leguiranom prahu i ugljika u dijamantu. Ovaj postupak zahtijeva dugo vremensko razdoblje pri određenoj temperaturi da bi se dogodila atomska difuzija i reakcija, čime se vruće pritiskanje sinteriraju lakše postižu ovaj proces difuzije.

 

Lembanje jednoslojnih dijamantskih alata obično koristi aktivni metal za punjenje na bazi nikla. Ovaj postupak, prisutnošću snažnih elemenata ili legura koji stvaraju karbid, stvara kemijsku metaluršku vezu između matričnog materijala i dijamanta, povećavajući stisak sloja lemljenja na dijamant. Jednoslojni lemljeni alati imaju visok postotak izloženih dijamanata koji se odupiru prolijevanju, što rezultira oštrim rezanjem i izvrsnim uklanjanjem čipova. Redoslijed dijamanata ne samo da osigurava racionalnu raspodjelu dijamantnog sloja na površini alata, maksimiziranjem snage rezanja dijamanta, već i značajno smanjuje upotrebu dijamanta, smanjenje troškova alata i poboljšava učinkovitost rezanja.

 

Savjeti za lemljenje dijamanta predstavljaju jedinstvene izazove. Prvo, savjeti za alat su metalurgijski proizvodi u prahu s brojnim kapilarima. Drugo, vrhovi alata se sinteriraju, što rezultira prisutnošću oksida i na površini i na unutar. Treće, sastava vrha alata razlikuju se, postavljajući značajne zahtjeve za lemljenje materijala i procesa.

 

Budući da je dopuštena temperatura grijanja PCD-a ograničena (općenito otporne na toplinu, ne veće od 720-780 stupnjeva), prvenstveno se koriste lemljeni materijali na bazi srebra. Međutim, uobičajeni materijali za lemljenje na bazi srebra imaju nisku otpornost na toplinu i lošu vlažnost za dijamant i karbid. Trenutno su dostupni specijalizirani PDC alat za lemljenje koji mogu udovoljiti zahtjevima lemljenja PDC-a poboljšavajući visoku temperaturu i zamorni svojstva za lemljenje i optimiziranje procesa lemljenja.

 

 

 

Nakon 1930 -ih, principi metalurgije u prahu počeli su se koristiti za izradu dijamantskih kružnih lopatica. Rani alati prvenstveno su sinterirani od dijamantskog, visokog kožnog metalnog praha s kosturom, elementarnim metalnim prahom s niskim koljenima i materijalima za punjenje, s metalnim praškama s niskim koljenima koji se poslužuju kao punilo za lemljenje. Nakon 1960 -ih, dijamantski alati brzo se razvijali, a sve veći broj institucija započeo je sustavno istraživanje matričnih prahova. Prethodno lemljena punila u prahu, posebno, privukla su sve veću pažnju na njihova svojstva difuzijskog lemljenja unutar dijamantskih alata.

 

Tijekom upotrebe dijamantskih alata, značajna količina dijamanta gubi se zbog trošenja matrice, a ne habanja i neuspjeha samih dijamanata. To rezultira relativno niskom brzinom iskorištavanja dijamanta. To je zato što se tradicionalna proizvodnja dijamantskog segmenta oslanja na mehaničku inkapsulaciju dijamanata unutar matrice. Budući da dijamanti ne vlaže materijal od metalne matrice, nakon što se matrica istroši do određene visine, dijamanti se lako odvoje od metalne matrice, značajno smanjujući performanse i život dijamantskog alata. Poboljšanje kapaciteta dijamantske kapsulacije matrice najučinkovitija je tehnička mjera za sprečavanje preranog gubitka dijamanta. U početku se ovaj pristup prvenstveno fokusirao na poboljšanje prianjanja mehaničkom ekstruzijom i inkapsulacijom, što je rezultat faznih transformacija u prahu matrice. U posljednja dva desetljeća, pojačalo se istraživanje kemijskog metalurškog povezivanja aktivnih unaprijed leguranih prahova s dijamantima.

 

Dodavanje snažnih elemenata koji formiraju karbid, poput nikla, titana, cirkonija, vanadija, kroma, molibdena i volframa, unaprijed naletiranih prahova poboljšava vlažnost legure na dijamant i, kroz difuzijsku gužvu tijekom procesa spaljivanja, jača kemijsku vezu. To povećava visinu ruba dijamanta tijekom mljevenja, poboljšavajući učinkovitost rezanja i iskorištavanje dijamanta. Nadalje, unaprijed naleti prah, koji djeluje kao metak za punjenje lemljenja, pojačava stabilnost i konzistenciju bitova za rezanje dijamanata. Državni ključni laboratorij novih materijala za lemljenje i tehnologije sustavno je proučavao metale punila u prahu na temelju mehanizma za lemljenje praška, razvijajući niz metala za punjenje u prahu i bakra, uključujući FAGB625, FGAG737, FBCU14, FBCU1, FBCU, FBCU, FBCU14, FBCU14, FBCU14, FBCU14, FBCU14, FBCU14, FBCU14, FBCU14

Budući da je temperaturni raspon topljenja unaprijed leguranih prahova kompatibilan s temperaturom sinteriranja dijamantskih alata, vruće prešanje i sintering su procesi raskopavanja difuzije, dok su hladno prešanje i sintering prolazne procese lemljenja u tekućoj fazi. Procesi vrućeg i hladnog presadivanja omogućuju reakcije vlaženja između elemenata visoke točke i dijamanta pri umjerenim temperaturama.

 

Reaktivni unaprijed legurani puderi, zamjenjujući elementarne metalne prašne pudere, koriste se u lemljenju sinteriranja impregniranih dijamantskih kompozita, rješavajući tehničke uske grle poput neravnomjernog miješanja matrice dijamantskog alata metala, laganog gubitka segmenta, slabe interakcije, visokog interakcije, interakcije, visokog brojanja, slabe interakcije, visokog brojanja, visokih interakcija, visokih interakcija, visokih interakcija, visokog interakcija, visokog interakcije, visokog interakcija, visokog interakcija, visokog interakcija, visokog interakcija, visokog interakcija, visokih interakcija, Komponente i nestabilna čvrstoća vezanja. Učinak mehaničkih zadržavanja matrice na dijamantski umetnik optimiziran je na kompozitnu vezu umetnutih/lemljenja, što poboljšava visinu i oštrinu dijamantne oštrice. Prilikom rezanja granita s oštricom pripremljenim s unaprijed ležeriranim prahom razvijenim u državnom ključnom laboratoriju novih materijala i tehnologija lemljenja, brzina rezanja može se povećati za 1,5 do 2 puta, a trajanje noža za pile može se produžiti za 1,2 do 1,6 puta.

 

 

Izravno lemljenje jednoslojnih dijamantskih alata prvenstveno se koristi u proizvodnji olovki za preljev od mljevenja kotača, mjernih alata, kamenih alata, alati za graviranje dragulja ili stakla i kotača za mljevenje dijamanata, kotača za mljevenje dijamanta i dijamantskih datoteka. Proces lemljenja postiže metaluršku vezu između dijamanta, metala za punjenje lemljenja i metalnog supstrata, što rezultira velikom čvrstoćom veze. Dijamatna visina ruba značajno je veća od one koja je postignuta elektropletom. Kao rezultat toga, lemljeni jednoslojni dijamantni alati su oštri, imaju veliki čips, manje su osjetljivi na začepljenje tijekom uporabe i postizanje visokog dijamantskog grit-a.

 

Većina metalnih legura za punjenje metaka ima poteškoće s dijamantom, a dijamant je osjetljiv na grafitizaciju i oksidaciju pri visokim temperaturama. Zbog temperature prijelazne grafizizacije dijamanta, temperatura lemljenja ne smije prelaziti 1050 stupnjeva, čak ni u vakuumskom okruženju. Dijamantni lemljenje ima ograničen izbor metala za punjenje lemljenja. Odabrani metal za punjenje mora osigurati dobro vlaženje dijamanta i oblikovati kemijsku i metaluršku vezu s njim. Također mora održavati oštrinu i izbjeći prekomjernu koroziju. Nadalje, svojstva trošenja metala punila moraju biti kompatibilna s materijalom koji se radi kako bi se osiguralo optimalno izlaganje dijamanta i dugi radni vijek.

 

Elementi koji formiraju karbid, poput titana, cirkonija, kroma i vanadijskog mokrog dijamanta, ali njihove temperature taljenja su previsoke, zbog čega se dijamant ozbiljno graficizira na visokim temperaturama. Kobalt, željezo i aluminij učinkovito vlažni dijamant u svom tekućem stanju, ali oni su ozbiljno korozivni unutar njihovog temperaturnog raspona. Trenutno se dva uobičajena procesa koriste za poboljšanje vlaženja dijamanta i smanjenje termičkog oštećenja. Jedna uključuje dodavanje aktivnih elemenata konvencionalnim legurama za lemljenje kako bi se poboljšala njihova vlažnost i afinitet prema dijamantu. Drugi uključuje oblaganje dijamantne površine metalom. Kada lemljenje s legurama s visokim talasama, površinski metal učinkovito štiti dijamant, minimizirajući toplinska oštećenja i poboljšava njegovu vlast.

 

Dvije glavne vrste novih legura stvorene su dodavanjem aktivnih elemenata konvencionalnim legurama za lemljenje: legure za lemljenje na basno i srebro poput AG-CU, CU-SN i NI-CR. Ag-CU i Cu-SN legure s niskim tankima prvenstvene točke prvenstveno su dizajnirane kako bi umanjile toplinsko oštećenje dijamanta, ali rezultirajući lemljeni alat je slab, što otežava postizanje agresivnog mljevenja. Dijamantni alati leženi Ni-CR legurama pokazuju izvrsnu otpornost na habanje i visoku temperaturu.

Procesi za lemljenje jednostrukih ili jednoslojnih dijamantskih alata uključuju lemljenje vakuumske peći, lasersko lemljenje i oklopljeni plinski visokofrekventni indukcijski lemljenje. Leženje u vakuumskoj peći ima visoku učinkovitost proizvodnje i ujednačeno grijanje, a može zavariti rad sa složenim strukturama i velikim veličinama. Lasersko lemljenje koristi laserski snop kao izvor topline zavarivanja. Tijekom zavarivanja, radni komad se lokalno zagrijava brzo, a dijamant ostaje u stanju visoke temperature nakratko, što može učinkovito spriječiti da dijamant prođe grafitizaciju. GASIRANO VISOKI FREKENCIJSKI INDUKCIJSKI RAZVOJ KORISTI VISOKI FREKENCIJSKI INSUKCIJSKI ZA GRANI ISTOGE ISPRODALE I PRIKLJUČENJE LIGE. Ima visoku temperaturu grijanja, brzu brzinu zagrijavanja i lako je kontrolirati temperaturu. Također se može zagrijati lokalno i lako je postići automatsku kontrolu.

 

Ovaj članak govori o principima lemljenja tehnologije koja se koristi u lemljenim dijamantskim alatima, razvoju tehnologije lemljenja i informacijama o lemljenim materijalima, procesima i opremi. Također predlaže budući smjer lemljenja tehnologije u industriji dijamantnih alata.

 

(Ovaj lemljeni lemljeni dijamantski jastučić za poliranje od baršuna učinkovito kombinira proces lemljenja s tehnologijom fleksibilnog jastučića za poliranje dijamanata. Čini mljevenje oštrim i isplativijim.)

 

 

Sadržaj ovog članka:

• 1. Dijamantni alati i njihove klasifikacije
• 2. Oblici dijamantskih veza
• 3. Primjene tehnologije lemljenja u dijamantskim alatima
• 4. Difuzijsko lemljenje tijekom sinteriranja dijamantske matrice
• 5. lemljenje jednoslojnih dijamantskih alata
• 6. Ugušenje dijamantskih segmenata do matrice
• 7. Lemljenje dijamantskih kompozita
• 8. Oprema i procesi za lemljenje dijamanata
• 9. Razvojni trendovi u lemljenju dijamantskih alata
• 10. zaključak

Zbog ograničenog prostora, ova je web stranica podijeljena u dva odjeljka za vašu referencu.

 

Točke znanja o lemljenim dijamantskim alatima (2. dio)