چرا منگنز به ابزار الماس اضافه می شود؟

چرا منگنز به ابزار الماس اضافه می شود؟

در ابزارهای الماسی، عملکرد چسب فلزی (ماتریس) این است که ذرات الماس را حفظ کرده و با سرعت مناسب در حین استفاده از بین می‌برد و از قرار گرفتن مداوم لبه‌های برش الماس تازه اطمینان حاصل می‌کند. اگرچه منگنز معمولاً در مقادیر کم به عنوان یک عنصر آلیاژی استفاده می‌شود، اما نقش مهمی در سیستم‌های چسبنده مبتنی بر مس، آهن، تنگستن و کاربید تنگستن ایفا می‌کند. هدف اولیه از افزودن منگنز، بهبود ویژگی‌های تف جوشی، پیوند سطحی و خواص مکانیکی بدون آسیب رساندن به الماس یا به خطر انداختن سایر معیارهای عملکرد ماتریس است.

(عنصر منگنز)

 

 

I. کاهش قابل توجه دمای زینترینگ مس-فازهای بایندر مبتنی بر مس

منگنزدارای نقطه ذوب 1246 درجه و دارای سختی و استحکام بالایی است که در مقایسه با آهن است. این نمایشگاه حلالیت متقابل خوبی با مس دارد. به طور مشخص، آلیاژ مس{2}}منگنز با محتوای منگنز 33.7 درصد دارای نقطه ذوب تنها 871 درجه است. این ویژگی به منگنز اجازه می دهد تا دمای تف جوشی فازهای بایندر مبتنی بر مس را به میزان قابل توجهی کاهش دهد.

برای ابزارهای الماسی، کاهش دمای تف جوشی چندین مزیت دارد:

1. کاهش خطر گرافیت شدن الماس، اکسیداسیون یا آسیب حرارتی در دماهای بالا؛
2. کاهش مصرف انرژی و بهبود کارایی هزینه{0}}.
3. تسهیل تشکیل ریزساختار ماتریسی متراکم تر و یکنواخت تر.

بنابراین، افزودن مقدار مناسبی از منگنز به بایندرهای مبتنی بر مس-، تف جوشی مؤثر را در دماهای پایین‌تر امکان‌پذیر می‌سازد، و حفاظت از الماس را با تراکم ماتریس متعادل می‌کند.

 

II. بهبود ترشوندگی-صفحات بر پایه مس بر روی مواد اسکلت و الماس

منگنز ترشوندگی باندهای مبتنی بر مس- را در مورد مواد اسکلت و الماس افزایش می‌دهد. ترشوندگی بهبود یافته اجازه می دهد تا فاز بایندر مایع به طور موثرتری روی سطوح ذرات اسکلت و الماس در حین تف جوشی پخش شود و در نتیجه پس از سرد شدن، پیوند سطحی محکم تری ایجاد شود. این به طور مستقیم حفظ الماس را در ماتریس تقویت می کند، از دست دادن زودرس الماس در حین استفاده کاهش می یابد و در نتیجه عمر ابزار را افزایش می دهد و ثبات برش را افزایش می دهد.

 

III. سازگاری خوب با آهن، مناسب برای کلاسورهای پایه آهن-

منگنز همچنین سازگاری بسیار خوبی با آهن دارد. افزودن منگنز به ماتریس‌های پیوند مبتنی بر آهن- مزایای زیر را به همراه دارد:

1. منگنز یک محلول جامد جایگزین با آهن تشکیل می دهد که در نتیجه محلول جامد-تقویت می شود که استحکام و سختی ماتریس را افزایش می دهد.
2. در حالی که شکنندگی را کاهش می دهد، انعطاف پذیری ماتریس مبتنی بر آهن را به طور متوسط ​​بهبود می بخشد.
3. منگنز برای اتصال اکسیژن عمل می کند و در نتیجه مشکلات اکسیداسیون را در طول فرآیند پخت پیوند مبتنی بر آهن کاهش می دهد.

در نتیجه، در سیستم‌های مبتنی بر آهن، منگنز نه تنها به‌عنوان یک عنصر تقویت‌کننده، بلکه به‌عنوان یک عامل اکسیدزدایی و سفت‌کننده کمکی عمل می‌کند.

 

IV. اثر اکسید زدایی، به ویژه با نتایج هم افزایی قابل توجه در کنار آلومینیوم و سیلیکون

منگنز دارای خواص اکسید زدایی ذاتی است. قابلیت اکسید زدایی آن در صورت وجود در کنار آلومینیوم (Al) و سیلیکون (Si) به طور چشمگیری افزایش می یابد. در حین پخت ابزارهای الماسی، حضور اکسیژن می‌تواند منجر به تشکیل آخال‌های اکسیدی و تخلخل در ماتریس و همچنین ضعیف شدن سطحی شود. عمل اکسید زدایی منگنز به تصفیه ماتریکس، بهبود کیفیت تف جوشی و افزایش چگالی و خواص مکانیکی ماتریس کمک می کند.

 

 

V. بهبود چقرمگی و مقاومت در برابر سایش برای تحمل بارهای ضربه

آلیاژهای{0}}منگنز بالا معمولاً چقرمگی و مقاومت در برابر سایش بالاتری از خود نشان می‌دهند. بنابراین ابزارهای الماسی با محتوای منگنز بالا توانایی تحمل بارهای ضربه ای در حین کار را دارند. این مقاومت در برابر ضربه مخصوصاً برای ابزارهای مورد استفاده در برنامه‌هایی که شامل برش قطع شده، سنگ‌زنی سنگین، یا سوراخ‌کاری می‌شوند، بسیار مهم است، زیرا به به حداقل رساندن ترک‌خوردگی ماتریس و از دست دادن زودرس الماس کمک می‌کند.

 

VI. محدودیت های منگنز و ملاحظات استفاده

علیرغم مزایای ذکر شده، استفاده از منگنز در ابزارهای الماسی به دلیل برخی محدودیت های قابل توجه نیاز به کنترل دقیق دارد:

1. پودر منگنز به راحتی اکسید می شود و پس از اکسید شدن به سختی کاهش می یابد. این امر ذخیره سازی، اختلاط و تف جوشی پودر را پیچیده می کند و خطر ایجاد ناخالصی های اکسیدی را افزایش می دهد.
2. در دماهای بالا، منگنز باعث گرافیتی شدن الماس می شود. این به الماس آسیب می رساند و در نتیجه عملکرد برش و عمر مفید ابزار را کاهش می دهد.
3. منگنز تمایل به کاهش هدایت حرارتی و الکتریکی ماتریس پیوند دارد. این می تواند برای ابزارهایی که به اتلاف گرمای کارآمد یا هدایت الکتریکی نیاز دارند مضر باشد.

به این دلایل، منگنز معمولاً با احتیاط در طراحی فرمولاسیون عملی استفاده می شود:

• معمولاً به فرمول‌های مبتنی بر W یا WC{1}}برای کاهش دمای تف جوشی فاز بایندر مبتنی بر مس-و تقویت پیوند با فاز اسکلتی اضافه می‌شود.
• دوز معمولاً از 5٪ تجاوز نمی کند تا از به خطر افتادن قابل توجه خواص الماس و ماتریکس جلوگیری شود.
• همچنین گاهی اوقات به بایندرهای مبتنی بر آهن افزوده می‌شود تا اکسیژن را از بین ببرد، شکل‌پذیری را به طور متوسط ​​بهبود بخشد، و ماتریکس را از طریق تشکیل محلول‌های جامد جایگزین تقویت کند.

(Huicetools کفش های سنگ زنی الماس کف با کیفیت بالا را با نگهدارنده قفل Redi- عرضه می کند)

 

 

نتیجه گیری
افزودن منگنز به ابزارهای الماسی در درجه اول از توانایی آن برای کاهش دمای تف جوشی فازهای چسبنده مبتنی بر مس-، بهبود ترشوندگی با مواد اسکلتی و الماس، حذف اکسیژن و ایجاد تقویت- محلول جامد استفاده می‌کند. علاوه بر این، منگنز چقرمگی ماتریس و مقاومت در برابر سایش را افزایش می‌دهد و ابزار را قادر می‌سازد تا بارهای ضربه‌ای را بهتر تحمل کند.

 

با این حال، از آنجایی که منگنز به راحتی اکسید می شود، ممکن است گرافیت شدن الماس را در دماهای بالا افزایش دهد، و رسانایی حرارتی و الکتریکی ماتریس را کاهش می دهد، استفاده از آن به شدت محدود است-معمولاً بیش از 5٪-و تا حد زیادی به سیستم های خاصی مانند فرمول{3}بر اساس WC یا WC{4} محدود می شود. استفاده عاقلانه از منگنز باعث ایجاد تعادل بهینه بین محافظت از الماس، بهبود کیفیت تف جوشی و افزایش عملکرد کلی ابزار می شود.