نقاط دانش ابزارهای الماس برزمی (قسمت 1)

 

واژه‌های کلیدی: الماس ، ابزارهای الماس ، مواد برزمی ، فناوری برزیل ، استفاده از فناوری برزیل در ابزارهای الماس

 

 

 

الماس یک ماده کاربردی است که بسیاری از خواص عالی را با هم ترکیب می کند. این سخت ترین ماده طبیعی است که تا به امروز کشف شده است ، و خصوصیات نوری ، حرارتی و مکانیکی منحصر به فرد آن باعث افزایش وضعیت آن به عنوان یک ماده عملکردی می شود. الماس به دو دسته اصلی تقسیم می شود: الماس طبیعی و الماس مصنوعی. الماس مصنوعی بیشتر به الماس تک کریستال و پلی کریستالی تقسیم می شود. از هر سه نوع الماس می توان برای تهیه ابزارهای الماس استفاده کرد.

 

در سالهای اخیر ، تولید جهانی الماس مصنوعی به 15 میلیارد قیراط رسیده است که چین به طور مداوم در تولید الماس مصنوعی رتبه اول را دارد. چین ، یک لاتکومر در بازار ، طی دو دهه گذشته توسعه سریع در صنعت ابزار الماس را تجربه کرده است ، نه تنها به بالاترین تولید جهان بلکه توسعه طیف گسترده ای از ابزارهای جدید نیز رسیده است.

ابزارهای الماس دارای طیف گسترده ای از برنامه ها هستند ، در درجه اول در پردازش سنگ ، اصلاح سرامیک ، حفاری زمین شناسی ، حفاری روغن و معدن. آنها همچنین نقش مهمی در ساخت ، مصالح ساختمانی ، ماشینکاری ، پردازش شیشه نوری و جواهرات و الکترونیک و صنایع برقی ایفا می کنند. تولید مدرن به طور فزاینده ای از ابزارهای الماس خواستار است و تولید تجهیزات با کیفیت بالا به طور فزاینده ای به توسعه ابزارهای برش الماس متکی است. برش و برش و سنگ زنی با سرعت بالا ، با سرعت بالا ، با دقت بالا و بسیار دقیق ، به ویژه برای پردازش مواد سخت ، شکننده و بسیار سخت ، اکنون از ابزارهای الماس جدا نیست. ابزارهای الماس را می توان با برنامه ها طبقه بندی کرد ، از جمله ابزارهای اره ، ابزارهای سنگ زنی و پولیش ، ابزارهای برش ، ابزارهای حفاری و نقاشی سیم.

 

 

ابزارهای اره الماس به صورت شکل طبقه بندی می شوند ، از جمله تیغه های اره دایره ای الماس ، اره های باند الماس ، اره های سیم الماس ، اره های سیم الماس و اره های سوراخ الماس. تیغه های اره دایره ای الماس در حال حاضر رایج ترین ابزار اره در صنایع سنگ و ساخت و ساز هستند که به طور گسترده برای برش محصولاتی مانند گرانیت ، مرمر ، سرامیک و بتن استفاده می شود. در زمینه تولید سبز ، تیغه های اره دایره ای الماس به سمت اره های ترکیبی چند منظوره در حال توسعه هستند که اره های ترکیبی و اره های باند نمونه های معمولی هستند. اره های باند دارای ده ها تیغه اره الماس در کنار هم در یک قاب اره است که چندین برابر راندمان برش بالاتر از اره های ساینده معمولی به دست می آورد. برش های حاصل باعث ایجاد یکنواخت و مقطع می شوند و به طور قابل توجهی بار کاری سنگ زنی و صیقل را کاهش می دهند. اره های سیم الماس به طور کلی برای معادن گرانیت و سنگ مرمر ، برش بتن مسلح یا برش سازه های فلزی استفاده می شوند و به تدریج در حال انتقال به پردازش سنگ و تخته های خاص هستند. اره های سیم الماس قادر به برش دقیق و باریک از مواد سخت و شکننده هستند و آنها را به طور گسترده در برش سلول نیمه هادی و فتوولتائیک استفاده می کنند. آنها همچنین مزایای منحصر به فردی در پردازش سرامیک ، کوارتز ، چوب و سایر مواد را نشان می دهند.

 

ابزارهای سنگ زنی و جلا دادن الماس یک اصطلاح کلی برای ساینده های شکل هندسی است که با استفاده از چسب با الماس پیوند خورده اند. ساینده های الماس از کارآیی بالا ، راندمان بالا ، هزینه های پردازش پایین و عمر طولانی محصول برخوردار هستند. ابزارهای سنگ زنی الماس رایج شامل دیسک های سنگ زنی ، بلوک های سنگ زنی ، سرهای سنگ زنی ، فنجان های سنگ زنی ، طبل ها ، غلتک ها ، چرخ های مربع ، چرخ های فرز ، چرخ های مماس ، چرخ های هجوم ، چوب های افتخارآمیز و بلوک های Honing است.

 

ابزارهای الماس با مقاومت بسیار زیاد و مقاومت در برابر سایش ، مدول الاستیک بالا ، ضریب اصطکاک کم ، ضریب انبساط حرارتی کم ، انتقال حرارت عالی و چسبندگی کم به فلزات غیر آهنی مشخص می شوند. از ابزارهای الماس می توان برای ماشینکاری مواد غیر فلزی سخت و شکننده (مانند سرامیک ، گرافیت و مواد کامپوزیت) و همچنین برای ماشینکاری دقیق مواد سخت غیر آهنی (مانند آلیاژهای مس و آلیاژهای آلومینیوم) استفاده کرد. ابزارهای الماس در انواع مختلفی از انواع مختلف قرار می گیرند که هر کدام عملکرد ، ساختار ، روش های آماده سازی و مناطق کاربردی متفاوت دارند. ابزارهای الماس مشترک شامل ابزارهای چرخشی الماس ، برش های آسیاب الماس ، ابزارهای خسته کننده الماس ، بروچرهای الماس ، بیت های مته الماس و ابزارهای تشکیل الماس است.

 

بیت های مته الماس ابزارهای پیشرفته حفاری هستند و راندمان حفاری بالا ، کیفیت بالا ، حداقل شدت نیروی کار و هزینه های کم حفاری را ارائه می دهند. بیت های مته الماس در درجه اول توسط کاربردها طبقه بندی می شوند ، از جمله بیت های مته روغن ، بیت های مته زغال سنگ ، بیت های مته اکتشافی زمین شناسی ، بیت های مته اکتشافی مهندسی ، بیت های مته مهندسی دیواره نازک ، بیت های مته شیشه ای و بیت های مته مواد کامپوزیت.

 

 

 

با توجه به محدودیت در فناوری تولید الماس ، ذرات الماس فردی نسبتاً کوچک هستند ، که اغلب به عنوان ذرات ریز یا حتی پودر تهیه می شوند. این چالش ها را در کاربرد الماس نشان می دهد. از آنجا که الماس فقط می تواند خواص عالی خود را هنگام اتصال به یک ماده ماتریس درک کند ، پیوند با ماتریس برای کاربرد آن بسیار مهم است.

 

الماس ذاتاً با اکثر فلزات ناسازگار است. از نظر جسمی ، خواص الماس با سایر مواد سازگار نیست و از نظر شیمیایی ، متالورژی ، آنها ناسازگار هستند و اتصال الماس را محدود می کنند.

 

در اوایل کاربرد صنعتی الماس ، تنظیم مکانیکی روش اصلی بود ، همانطور که در ابزارهایی مانند قلم های الماس و برش های شیشه ای مشاهده می شود. این ابزارها به ذرات بزرگ الماس احتیاج دارند.

 

برای ذرات الماس کوچکتر ، تنظیمات مکانیکی تقریباً غیرممکن است و منجر به توسعه روش های تنظیم ثابت برقی می شود. فرآیند کلی برای ابزارهای الماس برقی به شرح زیر است: ماشینکاری بدنه ابزار ، بازرسی ابعادی ، درمان مکانیکی ، دفع ، ترشی ، درمان عایق ، شستشوی زنگ زدگی ، آب گرم و سرد ، اچ ، آندی و آندی آب گرم ، شستشوی آب گرم و آب سرد ، شستشوی آب گرم و آب سرد ، آبکاری ، کاربرد الماس ، استفاده از لایه آبکاری ، پاکسازی مخزن ، پاکسازی هیدروژن ، حذف هیدروژن ، و ابزار.

 

الماس های برقی دارای مقاومت در برابر نگه داشتن کم و قرار گرفتن در معرض الماس کم هستند که بر نیروی برش و وضوح تأثیر می گذارد. ابزارهای الماس برزیده به این کاستی ها می پردازند. ابزارهای الماس برزیده شده به عنوان سطح تنظیم شده و آغشته طبقه بندی می شوند. ابزارهای تنظیم سطح شامل الماس برزمی به طور مستقیم بر روی سطح بستر هستند ، در حالی که ابزارهای آغشته شده شامل الماس پخت و پز با سایر مواد برای تشکیل یک کامپوزیت هستند. فرآیند پخت و پز کامپوزیت الماس در اصل یک فرآیند برازلینگ انتشار بین الماس و بستر است. با فشار دادن داغ الماس و کاربید به یک جمع و جور (PDC) ، پیوند الماس به پیوند کاربید تبدیل می شود.

 

 

فرآیند پخت و پز ماتریس الماس (که معمولاً به عنوان تیغه شناخته می شود) نیز یک فرآیند انتشار پراکندگی است. ابزار الماس برقی را می توان به سه نوع اصلی طبقه بندی کرد: ابزار الماس تک لایه ، برزیل ، تیغه الماس و ورق کامپوزیت PDC.

 

پخت و پز گرم یا سرد تیغه های الماس یک فرآیند معمولی برای انتشار است. در اوایل تولید تیغه الماس ، پودر فلزی با دمای پایین به طور معمول با پودر فلزی با درجه حرارت بالا ، با پودر فلزی درجه حرارت بالا بریزید تا بیشتر الماس را تأمین کند. با پیشرفت های تکنولوژیکی ، پودرهای فعال از پیش ذخیره شده حاوی عناصر تشکیل دهنده کاربید (مانند کروم ، تیتانیوم ، وانادیوم و مولیبدن) پدید آمده اند. با واکنش به پودر فعال پیش از آلیاژ شده با الماس برای تشکیل کاربیدها ، برزنت یا برزمی پراکندگی به دست می آید. تشکیل کاربید کند است ، ناشی از انتشار متقابل و مهاجرت عناصر فعال در پودر از پیش آلیاژ و کربن موجود در الماس است. این فرآیند نیاز به یک دوره طولانی در دمای معینی برای انتشار و واکنش اتمی دارد و باعث می شود که پخت و پز فشرده سازی گرم به راحتی به این فرایند انتشار برسد.

 

ابزارهای الماس تک لایه برزیل به طور معمول از یک فلز پرکننده برقی فعال یا نیکل استفاده می کنند. این فرآیند با وجود عناصر قوی سازنده کاربید یا آلیاژها ، پیوند متالورژی شیمیایی بین ماده ماتریس و الماس ایجاد می کند و باعث افزایش لایه برقی بر روی الماس می شود. ابزارهای برقی تک لایه دارای درصد بالایی از الماس در معرض که در برابر ریختن مقاومت می کنند ، در نتیجه برش تیز و برداشتن تراشه عالی ایجاد می شود. ترتیب منظم الماس نه تنها توزیع منطقی لایه الماس را بر روی سطح ابزار تضمین می کند ، حداکثر قدرت برش الماس را به حداکثر می رساند ، بلکه به طور قابل توجهی میزان مصرف الماس ، کاهش هزینه های ابزار و بهبود راندمان برش را کاهش می دهد.

 

نکات مربوط به ابزار الماس برزیل چالش های منحصر به فرد را ارائه می دهد. اول ، نکات ابزار محصولات متالورژی پودر با مویرگ های متعدد است. دوم ، نکات ابزار از بین می رود و در نتیجه وجود اکسیدها بر روی سطح و درون آن وجود دارد. سوم ، ترکیبات نوک ابزار متفاوت است و تقاضای قابل توجهی را بر روی مواد و فرآیندهای برقی قرار می دهد.

 

از آنجا که دمای گرمایش مجاز PCD محدود است (به طور کلی دمای مقاوم در برابر گرما بیش از 720-780 درجه نیست) ، از مواد برقی مبتنی بر نقره در درجه اول استفاده می شود. با این حال ، مواد برقی مبتنی بر نقره دارای مقاومت در برابر حرارت کم و خیس شدن ضعیف برای الماس و کاربید هستند. در حال حاضر ، مواد PDC تخصصی مواد برقی در دسترس هستند که می توانند با بهبود قدرت و خاصیت خستگی مواد برقی و بهینه سازی فرایند برازلینگ ، الزامات Brazing PDC را برآورده کنند.

 

 

 

پس از دهه 1930 ، از اصول متالورژی پودر برای تولید تیغه های اره دایره ای الماس استفاده شد. ابزارهای اولیه در درجه اول از الماس ، پودر فلزی اسکلت با ذوب بالا ، پودر فلزی عنصر با ذوب کم و مواد پرکننده ، با پودر فلزی کم ذوب نقطه به عنوان پرکننده برزنده استفاده می شدند. پس از دهه 1960 ، ابزارهای الماس به سرعت توسعه یافتند و تعداد فزاینده ای از موسسات به طور سیستماتیک تحقیق در پودرهای ماتریس را آغاز کردند. پرکننده های پودر از قبل آلیاژ شده ، به ویژه ، توجه بیشتری را به دلیل خاصیت برزمی انتشار آنها در ابزارهای الماس جلب کردند.

 

در طول استفاده از ابزارهای الماس ، مقدار قابل توجهی از الماس به دلیل سایش ماتریس از بین می رود ، نه اینکه سایش و عدم موفقیت خود الماس باشد. این منجر به میزان استفاده از الماس نسبتاً کم می شود. این امر به این دلیل است که تولید بخش الماس سنتی به محصور سازی مکانیکی الماس در ماتریس متکی است. از آنجا که الماس مواد ماتریس فلزی را خیس نمی کند ، هنگامی که ماتریس به ارتفاع مشخصی می پوشد ، الماس به راحتی از ماتریس فلزی جدا می شود و عملکرد و عمر ابزار الماس را به میزان قابل توجهی کاهش می دهد. بهبود ظرفیت محصور سازی الماس ماتریس مؤثرترین اقدامات فنی برای جلوگیری از از دست دادن زودرس الماس است. در ابتدا ، این رویکرد در درجه اول بر بهبود GRIP از طریق اکستروژن مکانیکی و محصور سازی ، ناشی از تبدیل فاز در پودر ماتریس متمرکز شده است. در طی دو دهه گذشته ، تحقیقات در مورد پیوند متالورژی شیمیایی پودرهای فعال از پیش Alloyed با الماس شدت یافته است.

 

افزودن عناصر سازنده کاربید قوی مانند نیکل ، تیتانیوم ، زیرکونیوم ، وانادیوم ، کروم ، مولیبدن و تنگستن به پودرهای از پیش آلیاژ ، باعث بهبود قابلیت مرطوب شدن آلیاژ در الماس می شود و از طریق پراکندگی انتشار در طی فرآیند پینتر ، پیوند شیمیایی بین ماتریس و دیاموند را تقویت می کند. این باعث افزایش ارتفاع لبه الماس در هنگام سنگ زنی ، بهبود راندمان برش و استفاده از الماس می شود. علاوه بر این ، پودر از قبل آلیاژ شده ، که به عنوان یک فلز پرکننده برزیل عمل می کند ، ثبات و قوام بیت های برش الماس را تقویت می کند. آزمایشگاه کلیدی دولتی از مواد و فن آوری های جدید و برقی به طور سیستماتیک فلزات پرکننده پودر شده را بر اساس مکانیسم برزمی پودر پودر ، تهیه کرده است ، در حال توسعه یک سری فلزات پودر پودر نقره ای و مس ، از جمله FBAG625 ، FBAG737 ، FBCU14 ، FBCU17 ، FBCU18 ، FBCU18

از آنجا که دامنه دمای ذوب پودرهای از پیش ذخیره شده با دمای پخت و پز بیت های ابزار الماس سازگار است ، فشار و پخت و پز داغ فرآیندهای برزمی انتشار است ، در حالی که فشار سرد و پخت و پز فازهای فاز گذرا است. هر دو فرآیند فشار خون گرم و سرد ، واکنش های مرطوب کننده بین عناصر با ذوب بالا و الماس را در دمای متوسط امکان پذیر می کنند.

 

پودرهای واکنشی از پیش آلیاژ شده ، با جایگزینی پودرهای فلزی عنصر ، در پخت و پز کامپوزیت های الماس آغشته به استفاده ، پرداختن به تنگناهای فنی مانند مخلوط کردن ناهموار ماتریس ماتریس فلزی ، از دست دادن آسان عناصر با رنگ پایین ، تعامل ضعیف از عناصر با ذخایر پرخاشگرانه ، VOLATILOINTIZATIONIATION ، VOLAPILORIATION ، مؤلفه ها و قدرت پیوند ناپایدار. اثر نگهدارنده مکانیکی ماتریس بر روی الماس این لایه به یک اتصال کامپوزیت inlay/brazing بهینه شده است که باعث بهبود ارتفاع و وضوح تیغه الماس می شود. هنگام بریدن گرانیت با تیغه تهیه شده با پودر از قبل آلیاژ شده توسط آزمایشگاه کلیدی دولت مواد و فن آوری های جدید برقی ، سرعت برش را می توان 1.5 تا 2 بار افزایش داد و عمر تیغه اره می تواند با 1.2 تا 1.6 برابر افزایش یابد.

 

 

برزیل مستقیم ابزارهای الماس تک لایه در درجه اول در ساخت قلم های پانسمان چرخ سنگ زنی ، ابزارهای اندازه گیری ، ابزارهای سنگی ، ابزارهای حکاکی سنگهای قیمتی یا شیشه و چرخ های سنگ زنی الماس ، چرخ های سنگ زنی الماس و پرونده های الماس استفاده می شود. فرآیند Brazing به پیوند متالورژی بین الماس ، فلز پر کننده برقی و بستر فلزی دست می یابد و در نتیجه قدرت پیوند بالایی ایجاد می شود. ارتفاع لبه الماس به طور قابل توجهی بیشتر از آن است که با آبکاری حاصل می شود. در نتیجه ، ابزارهای الماس تک لایه ای تیز و تیز هستند ، دارای یک تراشه بزرگ هستند ، در هنگام استفاده کمتر مستعد ابتلا به گرفتگی هستند و به استفاده از ریزه کاری الماس بالا می رسند.

 

بیشتر آلیاژهای فلزی پرکننده برقی در خیس شدن الماس مشکل دارند و الماس در دمای بالا در معرض گرافیت و اکسیداسیون است. با توجه به دمای انتقال گرافیک سازی الماس ، دمای برزمی نباید حتی در یک محیط خلاء از 1050 درجه تجاوز کند. Diamond Brazing انتخاب محدودی از فلزات پرکننده برقی دارد. فلز پرکننده انتخاب شده باید از خیساندن خوب با الماس اطمینان حاصل کند و یک پیوند شیمیایی و متالورژی با آن ایجاد کند. همچنین باید وضوح خود را حفظ کرده و از خوردگی بیش از حد جلوگیری کند. علاوه بر این ، خواص سایش فلز پرکننده باید با مواد مورد نظر برای اطمینان از قرار گرفتن در معرض بهینه الماس و عمر طولانی مدت سازگار باشد.

 

عناصر تشکیل دهنده کاربید مانند تیتانیوم ، زیرکونیوم ، کروم و الماس مرطوب وانادیوم ، اما دمای ذوب آنها خیلی زیاد است و باعث می شود الماس در دماهای بالا به شدت گرافیکی شود. کبالت ، آهن و آلومینیوم به طور موثر الماس مرطوب در حالت مایع خود ، اما در محدوده دمای مرطوب کننده آنها به شدت خورنده هستند. در حال حاضر ، دو فرآیند رایج برای بهبود مرطوب شدن الماس و کاهش آسیب حرارتی استفاده می شود. یکی شامل افزودن عناصر فعال به آلیاژهای متداول برای بهبود قابلیت خیس شدن و میل آنها به الماس است. دیگری شامل پوشش سطح الماس با فلز است. در هنگام برآمدگی با آلیاژهای برزمی با ذوب بالا ، فلز سطح به طور موثری از الماس محافظت می کند ، آسیب حرارتی را به حداقل می رساند و قابلیت مرطوب شدن آن را بهبود می بخشد.

 

دو نوع اصلی آلیاژهای جدید برزیل با اضافه کردن عناصر فعال به آلیاژهای برزمی معمولی ایجاد می شوند: آلیاژهای برزمی مبتنی بر مس و نقره مانند Ag-Cu ، Cu-SN و NI-CR. Ag-Cu و Cu-SN آلیاژهای با ذوب کم ذوب شده در درجه اول برای به حداقل رساندن آسیب حرارتی به الماس طراحی شده اند ، اما ابزار برزیده شده در نتیجه ضعیف است و دستیابی به سنگ زنی تهاجمی را دشوار می کند. ابزارهای الماس که با آلیاژهای NI-CR بریده شده اند ، مقاومت در برابر سایش عالی و مقاومت در برابر درجه حرارت بالا دارند.

فرآیندهای مربوط به ابزارهای الماس تک کریستالی یا تک لایه ای شامل کوره خلاء ، برزیل ، لیزر برزمی و گاز محافظت شده از گاز با فرکانس بالا است. برزیل در کوره خلاء دارای راندمان تولید بالا و گرمایش یکنواخت است و می تواند قطعات کاری را با ساختارهای پیچیده و اندازه های بزرگ جوش دهد. Laser Brazing از پرتو لیزر به عنوان منبع گرمای جوش استفاده می کند. در حین جوشکاری ، قطعه کار به سرعت گرم می شود و الماس برای مدت کوتاهی در حالت درجه حرارت بالا باقی می ماند ، که می تواند به طور موثری مانع از تحریم الماس شود. Brazing القایی با فرکانس بالا با محافظت از گاز از القاء با فرکانس بالا برای گرم کردن بستر و آلیاژ برزمی در همان زمان استفاده می کند. این دمای گرمایش بالا ، سرعت گرمایش سریع است و کنترل دما آسان است. همچنین می تواند به صورت محلی گرم شود و دستیابی به کنترل خودکار آسان است.

 

در این مقاله به بررسی اصول فناوری برزیل مورد استفاده در ابزارهای الماس برزیده شده ، توسعه فناوری برزیل و اطلاعات مربوط به مواد ، فرآیندها و تجهیزات برقی می پردازیم. همچنین جهت آینده فناوری برزیل در صنعت ابزار الماس را پیشنهاد می کند.

 

.

 

 

مطالب این مقاله:

• 1. ابزارهای الماس و طبقه بندی آنها
• 2. اشکال اتصالات الماس
• 3.
• 4. پراکندگی انتشار در حین پخت ماتریس الماس
• 5.
• 6.
• 7.
• 8. ابزار الماس تجهیزات و فرآیندها
• 9. روند توسعه در ابزار الماس برزیل
• 10. نتیجه گیری

با توجه به فضای محدود ، این وب سایت برای مرجع شما به دو بخش تقسیم می شود.

 

نقاط دانش ابزارهای الماس برزمی (قسمت 2)