(1) Caracteristicile brazării: problemele întâlnite în brazarea policristalină cu grafit și diamant sunt foarte similare cu cele întâlnite în brazarea ceramică. Comparativ cu metalul, aliajul de lipit este dificil de udat materialele policristaline cu grafit și diamant, iar coeficientul său de dilatare termică este foarte diferit de cel al materialelor structurale generale. Cele două sunt încălzite direct în aer, iar oxidarea sau carbonizarea va avea loc atunci când temperatura depășește 400 ℃. Prin urmare, se va adopta brazarea în vid, iar gradul de vid nu va fi mai mic de 10-1pa. Deoarece rezistența ambelor nu este mare, dacă există stres termic în timpul brazării, pot apărea fisuri. Încercați să selectați metal de adaos pentru brazare cu un coeficient de dilatare termică scăzut și să controlați strict viteza de răcire. Deoarece suprafața acestor materiale nu este ușor de umezit de metalele de adaos obișnuite pentru lipire, un strat de W, Mo și alte elemente cu grosimea de 2,5 ~ 12,5 µm poate fi depus pe suprafața materialelor policristaline din grafit și diamant prin modificarea suprafeței (acoperire în vid, pulverizare cu ioni, pulverizare cu plasmă și alte metode) înainte de lipire și poate forma carburi corespunzătoare cu acestea, sau se pot utiliza metale de adaos pentru lipire de înaltă activitate.
Grafitul și diamantul au multe tipuri, care diferă în funcție de dimensiunea particulelor, densitate, puritate și alte aspecte și au caracteristici de lipire diferite. În plus, dacă temperatura materialelor cu diamant policristalin depășește 1000 ℃, raportul de uzură policristalin începe să scadă, iar raportul de uzură scade cu peste 50% atunci când temperatura depășește 1200 ℃. Prin urmare, la lipirea diamantului în vid, temperatura de lipire trebuie controlată sub 1200 ℃, iar gradul de vid nu trebuie să fie mai mic de 5 × 10-2Pa.
(2) Alegerea metalului de adaos pentru lipire se bazează în principal pe utilizare și prelucrarea suprafeței. Atunci când este utilizat ca material rezistent la căldură, se va selecta metalul de adaos pentru lipire cu temperatură ridicată de lipire și rezistență bună la căldură; pentru materialele rezistente la coroziune chimică, se vor selecta metalele de adaos pentru lipire cu temperatură scăzută de lipire și rezistență bună la coroziune. Pentru grafit, după tratamentul de metalizare a suprafeței, se poate utiliza aliaj de cupru pur cu ductilitate ridicată și rezistență bună la coroziune. Aliajele de lipit active pe bază de argint și cupru au o umectabilitate și fluiditate bune față de grafit și diamant, dar temperatura de funcționare a îmbinării lipite este dificil de depășit 400 ℃. Pentru componentele din grafit și sculele diamantate utilizate între 400 ℃ și 800 ℃, se utilizează de obicei metale de adaos pe bază de aur, paladiu, mangan sau titan. Pentru îmbinările utilizate între 800 ℃ și 1000 ℃, se vor utiliza metale de adaos pe bază de nichel sau burghiu. Când componentele din grafit sunt utilizate la temperaturi peste 1000 ℃, se pot utiliza metale de adaos metalice pure (Ni, PD, Ti) sau metale de adaos din aliaje care conțin molibden, Mo, Ta și alte elemente care pot forma carburi cu carbonul.
Pentru grafit sau diamant fără tratament de suprafață, metalele de adaos active din tabelul 16 pot fi utilizate pentru lipire directă. Majoritatea acestor metale de adaos sunt aliaje binare sau ternare pe bază de titan. Titanul pur reacționează puternic cu grafitul, care poate forma un strat de carbură foarte gros, iar coeficientul său de dilatare liniară este destul de diferit de cel al grafitului, care produce ușor fisuri, deci nu poate fi utilizat ca aliaj de lipit. Adăugarea de Cr și Ni la Ti poate reduce punctul de topire și poate îmbunătăți umectabilitatea ceramicii. Ti este un aliaj ternar, compus în principal din Ti Zr, cu adaos de TA, Nb și alte elemente. Are un coeficient de dilatare liniară scăzut, ceea ce poate reduce tensiunea de lipire. Aliajul ternar compus în principal din Ti Cu este potrivit pentru lipirea grafitului și oțelului, iar îmbinarea are o rezistență ridicată la coroziune.
Tabelul 16: Metale de adaos pentru lipirea directă a grafitului și diamantului
(3) Procesul de lipire Metodele de lipire a grafitului pot fi împărțite în două categorii, una este lipirea după metalizarea suprafeței și cealaltă este lipirea fără tratament de suprafață. Indiferent de metoda utilizată, sudura trebuie pretratată înainte de asamblare, iar contaminanții de suprafață ai materialelor de grafit trebuie curățați cu alcool sau acetonă. În cazul lipirii prin metalizare superficială, un strat de Ni, Cu sau un strat de Ti, Zr sau disiliciură de molibden se aplică pe suprafața grafitului prin pulverizare cu plasmă, iar apoi se utilizează metal de adaos pe bază de cupru sau metal de adaos pe bază de argint pentru lipire. Lipirea directă cu aliaj de lipit activ este metoda cea mai utilizată în prezent. Temperatura de lipire poate fi selectată în funcție de aliajul de lipit furnizat în tabelul 16. Aliajul de lipit poate fi fixat în mijlocul îmbinării lipite sau lângă un capăt. La lipirea cu un metal cu un coeficient mare de dilatare termică, se poate utiliza Mo sau Ti cu o anumită grosime ca strat tampon intermediar. Stratul de tranziție poate produce deformare plastică în timpul încălzirii prin lipire, poate absorbi stresul termic și poate evita fisurarea grafitului. De exemplu, Mo este utilizat ca îmbinare de tranziție pentru lipirea în vid a componentelor din grafit și hastellonină. Se utilizează aliaj de lipit B-pd60ni35cr5 cu o bună rezistență la coroziunea sărurilor topite și la radiații. Temperatura de lipire este de 1260 ℃ și temperatura este menținută timp de 10 minute.
Diamantul natural poate fi lipit direct cu b-ag68.8cu16.7ti4.5, b-ag66cu26ti8 și alte aliaje de lipit active. Lipirea se va efectua în vid sau cu protecție la argon scăzut. Temperatura de lipire nu trebuie să depășească 850 ℃ și trebuie aleasă o rată de încălzire mai rapidă. Timpul de menținere la temperatura de lipire nu trebuie să fie prea lung (în general aproximativ 10 secunde) pentru a evita formarea unui strat continuu de diamant la interfață. La lipirea diamantului și a oțelului aliat, trebuie adăugat un strat intermediar de plastic sau un strat de aliaj cu expansiune redusă pentru tranziție, pentru a preveni deteriorarea granulelor de diamant cauzată de stresul termic excesiv. Scula de strunjire sau scula de găurire pentru prelucrare de ultra-precizie este fabricată prin procesul de lipire, care lipește 20 ~ 100 mg de diamant cu particule mici pe corpul de oțel, iar rezistența îmbinării atinge 200 ~ 250 MPa.
Diamantul policristalin poate fi lipit cu flacără, frecvență înaltă sau în vid. Pentru tăierea metalului sau pietrei cu lame de ferăstrău circular cu diamant se va adopta lipirea cu frecvență înaltă sau cu flacără. Se va selecta metalul de adaos activ Ag Cu Ti cu punct de topire scăzut. Temperatura de lipire va fi controlată sub 850 ℃, timpul de încălzire nu va fi prea lung și se va adopta o viteză de răcire lentă. Burghiele cu diamant policristalin utilizate în forajul petrolier și geologic au condiții de lucru precare și suportă sarcini de impact uriașe. Se poate selecta metalul de adaos pentru lipire pe bază de nichel, iar folia de cupru pur poate fi utilizată ca strat intermediar pentru lipirea în vid. De exemplu, diamantul policristalin columnar de 350 ~ 400 de capsule Ф 4,5 ~ 4,5 mm este lipit în perforațiile oțelului 35CrMo sau 40CrNiMo pentru a forma dinți tăietori. Se adoptă lipirea în vid, iar gradul de vid nu este mai mic de 5 × 10-2Pa, temperatura de lipire este de 1020 ± 5 ℃, timpul de menținere este de 20 ± 2 min, iar rezistența la forfecare a îmbinării de lipire este mai mare de 200mpa.
În timpul lipirii, greutatea proprie a piesei sudate trebuie utilizată pentru asamblare și poziționare cât mai mult posibil, pentru a face ca piesa metalică să comprime grafit sau material policristalin în partea superioară. Când se utilizează dispozitivul de fixare pentru poziționare, materialul de fixare trebuie să fie materialul cu un coeficient de dilatare termică similar cu cel al piesei sudate.
Data publicării: 13 iunie 2022