Các giải pháp cho các công cụ kim cương một lớp hàn

Tóm tắt và phân tích tình trạng nghiên cứu của các công cụ kim cương một lớp hàn:
1. Nghiên cứu về hợp kim hàn 
1.1 Hợp kim dựa trên niken

• Được sử dụng rộng rãi, chẳng hạn như hợp kim NI-CR (chứa CR, SI, B và các yếu tố khác) thông qua cảm ứng tần số cao hoặc hàn chân không (1050 độ -1100 độ, bảo quản nhiệt trong vài phút)
• Thụy Sĩ sử dụng phun ngọn lửa kết hợp với việc hàn bằng Argon, và Đức xác minh rằng hiệu quả mài của nó gấp hơn 3,5 lần so với các công cụ mạ điện. -
• Đại học Nanjing của Hàng không và Vật nhân ở Trung Quốc đã xác nhận rằng lớp cacbua là chìa khóa để liên kết thông qua phân tích phản ứng giao diện.

 

1.2 Hợp kim dựa trên bạc

• Chất độn hàn Ag-Cu-Ti (như Ag67%-Cu20%-TI12%) tạo ra một lớp TIC trong việc hàn chân không, và cường độ liên kết đạt 133MPa (Viện Công nghệ Cáp Nhĩ Tân).
• Các hợp kim Ag-Cu với CR được thêm vào có thể được hàn trong không khí và CR₃C₂ được tạo ra tại giao diện để tránh đồ họa kim cương ở nhiệt độ cao (Đại học Hàng không và Astronautics của Nam Kinh).

 

1.3 Hợp kim dựa trên đồng

• Cu-SN-Ti-ZR và các hợp kim khác tạo thành các cấu trúc tic đa lớp thông qua việc hàn chân không (930 ° C). Vật liệu hàn dựa trên đồng tự chế của Đại học Xi'an Jiaotong có nhiệt độ hàn thấp, giảm thiệt hại nhiệt từ các hạt mài mòn và có khả năng thích ứng rộng hơn.
• Đại học Đài Loan đã so sánh việc hàn chân không và laser và thấy rằng các điều kiện chân không tạo thành màng tic liên tục, trong khi các quá trình laser chỉ tạo ra các lớp không liên tục.

 

2. Quá trình hàn và tối ưu hóa tham số 
Phương pháp 2.1Process

• Brazing cảm ứng tần số cao: Tốc độ nhanh (vài giây đến hàng chục giây), phù hợp với hợp kim dựa trên niken, yêu cầu bảo vệ khí argon hoặc địa phương.
• Lò nướng chân không:Kiểm soát nhiệt độ chính xác (chẳng hạn như 920 ° C -1000 ° C, cách điện cho 10-25 phút), phản ứng giao diện đủ và bảo vệ kim cương khỏi quá trình oxy hóa.
• Laser hàn: Các thí nghiệm tại Đại học Đài Loan cho thấy nó có hiệu quả cao (hoàn thành trong 10 giây), nhưng tính liên tục của lớp cacbua giao diện rất kém.

 

 

 

2.2 Tham số chính

• Nhiệt độ: Quá cao sẽ dẫn đến việc graphit hóa kim cương (ví dụ, Ag-Cu-TI hàn có cường độ liên kết tốt nhất ở 940 ° C).
• Thời gian giữ nóng: Hợp kim dựa trên CR yêu cầu thời gian ngắn hơn (6-30 giây) để ngăn chặn sự khuếch tán quá mức; Hợp kim dựa trên đồng yêu cầu 10 phút để đảm bảo phản ứng giao diện đầy đủ.
• Bầu không khí bảo vệ: Argon hoặc chân không (0. 2Pa -6 × 10⁻³pa) có thể giảm quá trình oxy hóa và cải thiện độ ẩm.

 

3. Phản ứng giao diện và cơ chế liên kết

• Kim loại chuyển tiếp (TI, CR) phản ứng với bề mặt kim cương để tạo thành một lớp cacbua (CR₃C₂, TIC, v.v.), tạo thành một liên kết luyện kim.
• Sự khuếch tán và làm giàu CR trong hàn dựa trên niken là chìa khóa, trong khi hàn dựa trên bạc dựa vào phản ứng hoạt động của Ti.
• Hình thái của cacbua tại giao diện ảnh hưởng đến độ bền liên kết. Ví dụ, cr₇c₃c₃ và flake cr₃c₂ có tác dụng khác nhau đối với sự ổn định liên kết.

 

4. Công nghệ sắp xếp tối ưu hóa hạt mài mòn
4.1 Mục đích:

Tăng không gian chip, giảm nhiệt độ mài và kéo dài tuổi thọ của công cụ (ví dụ, sắp xếp tối ưu hóa có thể giảm một nửa lượng kim cương và tăng gấp đôi tốc độ cắt).

 

4.2 Phương pháp thực hiện

• Công nghệ sao chép: SI Mẫu dấu ấn phim kim cương được ký gửi vi mô, phù hợp cho chất mài mòn kích thước nhỏ.
• Phương pháp phân phối khuôn vỏ: Lớp phủ vật liệu chịu lửa trước khi lấp đầy vật liệu hàn và hạt mài mòn, phù hợp cho các công cụ bề mặt cong phức tạp.
• Laser Rapid Fototyping: Sử dụng quét laser dữ liệu CAD cho việc hàn điểm cố định, với độ chính xác cao nhưng chi phí cao.

 

5. So sánh hiệu suất và hiệu ứng ứng dụng

• So với các công cụ mạ điện và thiêu kết, chiều cao phơi nhiễm hạt mài mòn của các công cụ hàn là lớn hơn (lên đến 70%), cường độ liên kết được cải thiện và tốc độ rụng kim cương giảm đáng kể.

 

5.1 Các trường hợp kiểm tra:

• Tuổi thọ của bánh xe nghiền kim cương được hàn nhiều hơn 3 lần so với bánh mài mạ điện và nhiệt độ mài hiệu quả cao giảm 30%-50%.
• Hiệu quả của các lưỡi cưa được hàn một lớp trong quá trình chế biến đá granit gấp 4,9 lần so với các công cụ mạ điện.

 

 

6. Những thách thức hiện tại và hướng đi trong tương lai
6.1 Khó khăn xử lý:

• Kiểm soát hiệu suất cao của sự ổn định sản xuất hàng loạt, các hạt mài mòn hạt mịn (như phân bố đồng đều của kim cương cấp vi mô).

 

6.2 Hướng dẫn nghiên cứu:

• Cải thiện thành phần vật liệu hàn (như thêm các yếu tố đất hiếm để điều chỉnh độ ẩm).
• Sản xuất tự động (Laser Brazing Rapid F tạo, nghiên cứu và phát triển các thiết bị sắp xếp tự động mài mòn).
• Mở rộng các khu vực ứng dụng (như bit khoan dầu, xử lý gốm chính xác, v.v.).

 

Kết luận nghiên cứu
Công nghệ hàn cải thiện đáng kể hiệu suất của các công cụ kim cương một lớp thông qua liên kết luyện kim hóa học liên vùng. Mỗi vật liệu hàn dựa trên niken, dựa trên bạc và dựa trên đồng đều có những lợi thế riêng.

 

Trong tương lai, cần phải vượt qua những khó khăn của sản xuất quy mô lớn, kết hợp tối ưu hóa sự sắp xếp mài mòn với sự phát triển của các vật liệu hàn mới và thúc đẩy ứng dụng rộng rãi của nó trong lĩnh vực xử lý hiệu quả.