Συγκόλληση γραφίτη και διαμαντιού πολυκρυσταλλική

(1) Χαρακτηριστικά συγκόλλησης Τα προβλήματα που εμπλέκονται στην πολυκρυσταλλική συγκόλληση με γραφίτη και διαμάντια είναι πολύ παρόμοια με εκείνα που συναντώνται στην συγκόλληση κεραμικών.Σε σύγκριση με το μέταλλο, η συγκόλληση είναι δύσκολο να βρέξει πολυκρυσταλλικά υλικά γραφίτη και διαμαντιών και ο συντελεστής θερμικής διαστολής είναι πολύ διαφορετικός από αυτόν των γενικών δομικών υλικών.Τα δύο θερμαίνονται απευθείας στον αέρα και η οξείδωση ή η ενανθράκωση θα συμβεί όταν η θερμοκρασία ξεπεράσει τους 400 ℃.Ως εκ τούτου, θα υιοθετηθεί η συγκόλληση υπό κενό και ο βαθμός κενού δεν πρέπει να είναι μικρότερος από 10-1pa.Επειδή η αντοχή και των δύο δεν είναι υψηλή, εάν υπάρχει θερμική καταπόνηση κατά τη συγκόλληση, μπορεί να εμφανιστούν ρωγμές.Προσπαθήστε να επιλέξετε μέταλλο πλήρωσης συγκόλλησης με χαμηλό συντελεστή θερμικής διαστολής και ελέγξτε αυστηρά τον ρυθμό ψύξης.Δεδομένου ότι η επιφάνεια τέτοιων υλικών δεν είναι εύκολο να διαβραχεί από συνηθισμένα μέταλλα πλήρωσης συγκόλλησης, ένα στρώμα πάχους 2,5 ~ 12,5 um W, Mo και άλλα στοιχεία μπορεί να εναποτεθεί στην επιφάνεια πολυκρυσταλλικών υλικών γραφίτη και διαμαντιών με τροποποίηση της επιφάνειας (επίστρωση κενού , διασκορπισμός ιόντων, ψεκασμός πλάσματος και άλλες μέθοδοι) πριν από τη συγκόλληση και σχηματισμό των αντίστοιχων καρβιδίων με αυτά ή μπορούν να χρησιμοποιηθούν μέταλλα πλήρωσης συγκόλλησης υψηλής δραστηριότητας.

Ο γραφίτης και το διαμάντι έχουν πολλές ποιότητες, οι οποίες διαφέρουν ως προς το μέγεθος σωματιδίων, την πυκνότητα, την καθαρότητα και άλλες πτυχές, και έχουν διαφορετικά χαρακτηριστικά συγκόλλησης.Επιπλέον, εάν η θερμοκρασία των υλικών πολυκρυσταλλικών διαμαντιών υπερβαίνει τους 1000 ℃, η αναλογία πολυκρυσταλλικής φθοράς αρχίζει να μειώνεται και η αναλογία φθοράς μειώνεται περισσότερο από 50% όταν η θερμοκρασία υπερβαίνει τους 1200 ℃.Επομένως, κατά τη συγκόλληση διαμαντιών υπό κενό, η θερμοκρασία συγκόλλησης πρέπει να ελέγχεται κάτω από 1200 ℃ και ο βαθμός κενού δεν πρέπει να είναι μικρότερος από 5 × 10-2Pa.

(2) Η επιλογή του μετάλλου πλήρωσης συγκόλλησης βασίζεται κυρίως στη χρήση και την επεξεργασία της επιφάνειας.Όταν χρησιμοποιείται ως ανθεκτικό στη θερμότητα υλικό, επιλέγεται το πληρωτικό μέταλλο συγκόλλησης με υψηλή θερμοκρασία συγκόλλησης και καλή αντοχή στη θερμότητα.Για υλικά ανθεκτικά στη χημική διάβρωση, επιλέγονται μέταλλα πλήρωσης συγκόλλησης με χαμηλή θερμοκρασία συγκόλλησης και καλή αντοχή στη διάβρωση.Για τον γραφίτη μετά την επεξεργασία επιφανειακής επιμετάλλωσης, μπορεί να χρησιμοποιηθεί συγκόλληση καθαρού χαλκού με υψηλή ολκιμότητα και καλή αντοχή στη διάβρωση.Η ενεργή συγκόλληση με βάση το ασήμι και το χαλκό έχουν καλή διαβρεξιμότητα και ρευστότητα στον γραφίτη και το διαμάντι, αλλά η θερμοκρασία λειτουργίας της συγκολλημένης άρθρωσης είναι δύσκολο να υπερβεί τους 400 ℃.Για εξαρτήματα γραφίτη και εργαλεία διαμαντιών που χρησιμοποιούνται μεταξύ 400 ℃ και 800 ℃, χρησιμοποιούνται συνήθως βάση χρυσού, βάση παλλαδίου, βάση μαγγανίου ή πληρωτικά μέταλλα βάσης τιτανίου.Για αρμούς που χρησιμοποιούνται μεταξύ 800 ℃ και 1000 ℃, θα χρησιμοποιούνται μέταλλα πλήρωσης με βάση το νικέλιο ή με βάση το τρυπάνι.Όταν χρησιμοποιούνται συστατικά γραφίτη πάνω από 1000 ℃, μπορούν να χρησιμοποιηθούν καθαρά μέταλλα πλήρωσης μετάλλων (Ni, PD, Ti) ή μέταλλα πλήρωσης κραμάτων που περιέχουν μολυβδαίνιο, Mo, Ta και άλλα στοιχεία που μπορούν να σχηματίσουν καρβίδια με άνθρακα.

Για γραφίτη ή διαμάντι χωρίς επεξεργασία επιφάνειας, τα ενεργά μέταλλα πλήρωσης στον πίνακα 16 μπορούν να χρησιμοποιηθούν για άμεση συγκόλληση.Τα περισσότερα από αυτά τα μέταλλα πλήρωσης είναι δυαδικά ή τριμερή κράματα με βάση το τιτάνιο.Το καθαρό τιτάνιο αντιδρά έντονα με τον γραφίτη, ο οποίος μπορεί να σχηματίσει ένα πολύ παχύ στρώμα καρβιδίου και ο γραμμικός συντελεστής διαστολής του είναι αρκετά διαφορετικός από αυτόν του γραφίτη, ο οποίος είναι εύκολο να δημιουργήσει ρωγμές, επομένως δεν μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως συγκόλληση.Η προσθήκη Cr και Ni στο Ti μπορεί να μειώσει το σημείο τήξης και να βελτιώσει τη διαβρεξιμότητα με κεραμικά.Το Ti είναι ένα τριμερές κράμα, που αποτελείται κυρίως από Ti Zr, με την προσθήκη TA, Nb και άλλων στοιχείων.Έχει χαμηλό συντελεστή γραμμικής διαστολής, ο οποίος μπορεί να μειώσει την τάση συγκόλλησης.Το τριμερές κράμα που αποτελείται κυρίως από Ti Cu είναι κατάλληλο για τη συγκόλληση γραφίτη και χάλυβα και ο σύνδεσμος έχει υψηλή αντοχή στη διάβρωση.

Πίνακας 16 συγκόλληση μετάλλων πλήρωσης για άμεση συγκόλληση γραφίτη και διαμαντιών

Table 16 brazing filler metals for direct brazing of graphite and diamond
(3) Διαδικασία συγκόλλησης οι μέθοδοι συγκόλλησης γραφίτη μπορούν να χωριστούν σε δύο κατηγορίες, η μία είναι η συγκόλληση μετά από επιφανειακή μεταλλοποίηση και η άλλη είναι η συγκόλληση χωρίς επεξεργασία επιφάνειας.Ανεξάρτητα από τη μέθοδο που χρησιμοποιείται, η συγκόλληση θα πρέπει να υποβάλλεται σε προεπεξεργασία πριν από τη συναρμολόγηση και οι επιφανειακοί ρύποι των υλικών γραφίτη θα καθαρίζονται με οινόπνευμα ή ακετόνη.Σε περίπτωση χαλκοσυγκόλλησης επιφανειακής επιμετάλλωσης, ένα στρώμα Ni, Cu ή ένα στρώμα διπυρικτόνου Ti, Zr ή μολυβδαινίου θα επιμεταλλωθεί στην επιφάνεια γραφίτη με ψεκασμό πλάσματος και στη συνέχεια θα χρησιμοποιηθεί πληρωτικό μέταλλο με βάση το χαλκό ή πληρωτικό μέταλλο με βάση το ασήμι για τη συγκόλληση. .Η απευθείας συγκόλληση με ενεργή συγκόλληση είναι η πιο ευρέως χρησιμοποιούμενη μέθοδος επί του παρόντος.Η θερμοκρασία συγκόλλησης μπορεί να επιλεγεί σύμφωνα με τη συγκόλληση που παρέχεται στον πίνακα 16. Η συγκόλληση μπορεί να στερεωθεί στη μέση του συγκολλημένου συνδέσμου ή κοντά στο ένα άκρο.Κατά τη συγκόλληση με μέταλλο με μεγάλο συντελεστή θερμικής διαστολής, το Mo ή το Ti με συγκεκριμένο πάχος μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως ενδιάμεσο ρυθμιστικό στρώμα.Η μεταβατική στρώση μπορεί να προκαλέσει πλαστική παραμόρφωση κατά τη θέρμανση της συγκόλλησης, να απορροφήσει τη θερμική καταπόνηση και να αποφύγει τη ρωγμή του γραφίτη.Για παράδειγμα, το Mo χρησιμοποιείται ως μεταβατικός σύνδεσμος για τη συγκόλληση σε κενό εξαρτημάτων γραφίτη και hastelloyn.Χρησιμοποιείται συγκόλληση B-pd60ni35cr5 με καλή αντοχή στη διάβρωση του λιωμένου αλατιού και στην ακτινοβολία.Η θερμοκρασία συγκόλλησης είναι 1260 ℃ και η θερμοκρασία διατηρείται για 10 λεπτά.

Το φυσικό διαμάντι μπορεί να συγκολληθεί απευθείας με b-ag68.8cu16.7ti4.5, b-ag66cu26ti8 και άλλες ενεργές κολλήσεις.Η συγκόλληση θα πραγματοποιείται υπό κενό ή χαμηλή προστασία αργού.Η θερμοκρασία συγκόλλησης δεν πρέπει να υπερβαίνει τους 850 ℃ και θα πρέπει να επιλεγεί ταχύτερος ρυθμός θέρμανσης.Ο χρόνος διατήρησης στη θερμοκρασία συγκόλλησης δεν πρέπει να είναι πολύ μεγάλος (γενικά περίπου 10 δευτερόλεπτα) για να αποφευχθεί ο σχηματισμός συνεχούς στρώματος τικ στη διεπιφάνεια.Κατά τη συγκόλληση με διαμάντια και κράμα χάλυβα, θα πρέπει να προστεθεί πλαστικό ενδιάμεσο στρώμα ή στρώμα κράματος χαμηλής διαστολής για μετάβαση για να αποφευχθεί η ζημιά των κόκκων διαμαντιού που προκαλούνται από υπερβολική θερμική καταπόνηση.Το εργαλείο τόρνευσης ή το εργαλείο διάτρησης για μηχανική κατεργασία εξαιρετικής ακρίβειας κατασκευάζεται με διαδικασία συγκόλλησης, η οποία συγκολλά 20 ~ 100 mg μικρών σωματιδίων διαμαντιού πάνω στο σώμα από χάλυβα και η αντοχή της άρθρωσης της άρθρωσης φθάνει τα 200 ~ 250 mpa

Το πολυκρυσταλλικό διαμάντι μπορεί να συγκολληθεί με φλόγα, υψηλή συχνότητα ή κενό.Η χαλκοσυγκόλληση υψηλής συχνότητας ή η συγκόλληση με φλόγα θα υιοθετηθεί για την κοπή μετάλλου ή πέτρας με λεπίδα κυκλικού πριονιού.Θα επιλέγεται μέταλλο πλήρωσης ενεργού συγκόλλησης Ag Cu Ti με χαμηλό σημείο τήξης.Η θερμοκρασία συγκόλλησης θα πρέπει να ελέγχεται κάτω από 850 ℃, ο χρόνος θέρμανσης δεν θα είναι πολύ μεγάλος και θα υιοθετείται ένας αργός ρυθμός ψύξης.Τα πολυκρυσταλλικά διαμάντια που χρησιμοποιούνται σε πετρελαϊκές και γεωλογικές γεωτρήσεις έχουν κακές συνθήκες εργασίας και αντέχουν τεράστια φορτία κρούσης.Μπορεί να επιλεγεί μέταλλο πλήρωσης συγκόλλησης με βάση το νικέλιο και το φύλλο καθαρού χαλκού μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως ενδιάμεσο στρώμα για τη συγκόλληση κενού.Για παράδειγμα, 350 ~ 400 κάψουλες Φ 4,5 ~ 4,5 mm κολονοειδές πολυκρυσταλλικό διαμάντι συγκολλούνται στις διατρήσεις από χάλυβα 35CrMo ή 40CrNiMo για να σχηματιστούν δόντια κοπής.Η συγκόλληση κενού υιοθετείται και ο βαθμός κενού δεν είναι μικρότερος από 5 × 10-2Pa, η θερμοκρασία συγκόλλησης είναι 1020 ± 5 ℃, ο χρόνος συγκράτησης είναι 20 ± 2 λεπτά και η διατμητική αντοχή της άρθρωσης συγκόλλησης είναι μεγαλύτερη από 200mpa

Κατά τη συγκόλληση, το ίδιο το βάρος της συγκόλλησης θα χρησιμοποιείται για τη συναρμολόγηση και την τοποθέτηση όσο το δυνατόν περισσότερο ώστε το μεταλλικό μέρος να πιέζει τον γραφίτη ή το πολυκρυσταλλικό υλικό στο επάνω μέρος.Όταν χρησιμοποιείται το εξάρτημα για τοποθέτηση, το υλικό στερέωσης πρέπει να είναι το υλικό με συντελεστή θερμικής διαστολής παρόμοιο με αυτόν της συγκόλλησης.


Ώρα δημοσίευσης: Ιουν-13-2022