(1) Forrasztási jellemzők A grafit és a polikristályos gyémánt forrasztás során felmerülő problémák nagyon hasonlóak a kerámia forrasztásnál tapasztaltakhoz. A fémmel összehasonlítva a forrasztóanyag nehezebben nedvesíti a grafit és a polikristályos gyémánt anyagokat, és hőtágulási együtthatója nagyon eltér az általános szerkezeti anyagokétól. Mindkettőt közvetlenül levegőn melegítik, és oxidáció vagy karbonizáció következik be, ha a hőmérséklet meghaladja a 400 ℃-ot. Ezért vákuumforrasztást kell alkalmazni, és a vákuum mértéke nem lehet kevesebb, mint 10-1pa. Mivel mindkettő szilárdsága nem magas, ha forrasztás közben hőfeszültség lép fel, repedések léphetnek fel. Próbáljon meg alacsony hőtágulási együtthatójú forrasztófémet választani, és szigorúan ellenőrizze a hűtési sebességet. Mivel az ilyen anyagok felületét nem könnyű nedvesíteni a hagyományos forrasztó hozagfémekkel, a grafit és gyémánt polikristályos anyagok felületére 2,5 ~ 12,5 μm vastag W, Mo és más elemek rétege rakható le felületmódosítással (vákuumbevonat, ionporlasztás, plazmaszórás és egyéb módszerek) a forrasztás előtt, és ezekkel megfelelő karbidokat lehet kialakítani, vagy nagy aktivitású forrasztó hozagfémek is használhatók.
A grafitnak és a gyémántnak számos minősége van, amelyek részecskeméretben, sűrűségben, tisztaságban és egyéb jellemzőkben különböznek, és eltérő forrasztási tulajdonságokkal rendelkeznek. Ezenkívül, ha a polikristályos gyémántanyagok hőmérséklete meghaladja az 1000 ℃-ot, a polikristályos kopási arány csökkenni kezd, és a kopási arány több mint 50%-kal csökken, ha a hőmérséklet meghaladja az 1200 ℃-ot. Ezért a gyémánt vákuumforrasztása során a forrasztási hőmérsékletet 1200 ℃ alatt kell szabályozni, és a vákuumfok nem lehet kevesebb, mint 5 × 10-2Pa.
(2) A forrasztó hozacél kiválasztása elsősorban a felhasználáson és a felületkezelésen alapul. Hőálló anyagként magas forrasztási hőmérsékletű és jó hőállóságú forrasztó hozacélt kell választani; kémiai korrózióálló anyagokként alacsony forrasztási hőmérsékletű és jó korrózióállóságú forrasztó hozacélokat kell választani. A felületi fémkezelés utáni grafithoz nagy képlékenységű és jó korrózióállóságú tiszta rézforrasz használható. Az ezüst és a réz alapú aktív forraszanyag jó nedvesíthetőséggel és folyékonysággal rendelkezik a grafittal és a gyémánttal szemben, de a forrasztott kötés üzemi hőmérséklete nehezen haladja meg a 400 ℃-ot. A 400 ℃ és 800 ℃ között használt grafit alkatrészekhez és gyémántszerszámokhoz általában arany, palládium, mangán vagy titán alapú hozacélokat használnak. A 800 ℃ és 1000 ℃ között használt kötésekhez nikkel vagy fúróalapú hozacélokat kell használni. 1000 ℃ feletti grafit alkatrészek használata esetén tiszta fém hozaganyagok (Ni, PD, Ti) vagy molibdént, Mo-t, Ta-t és más, szénnel karbidot alkotó elemeket tartalmazó ötvözött hozaganyagok használhatók.
Felületkezelés nélküli grafit vagy gyémánt esetén a 16. táblázatban szereplő aktív hozaganyag használható közvetlen forrasztáshoz. Ezen hozaganyag-anyagok többsége titán alapú bináris vagy ternáris ötvözet. A tiszta titán erősen reagál a grafittal, ami nagyon vastag karbidréteget képezhet, és lineáris tágulási együtthatója meglehetősen eltér a grafitétól, amely könnyen repedhet, ezért nem használható forrasztóanyagként. A Cr és Ni hozzáadása a Ti-hez csökkentheti az olvadáspontot és javíthatja a nedvesíthetőséget a kerámiákkal. A Ti egy ternáris ötvözet, amely főként Ti-Zr-ből áll, TA, Nb és más elemek hozzáadásával. Alacsony lineáris tágulási együtthatóval rendelkezik, ami csökkentheti a forrasztási feszültséget. A főként Ti-Cu-ból álló ternáris ötvözet alkalmas grafit és acél forrasztására, és a kötés nagy korrózióállósággal rendelkezik.
16. táblázat: Forrasztó hozaganyagok grafit és gyémánt közvetlen forrasztásához
(3) Forrasztási eljárás A grafit forrasztási módszerei két kategóriába sorolhatók: az egyik a felületi fémezés utáni forrasztás, a másik a felületkezelés nélküli forrasztás. Bármelyik módszert is alkalmazzák, a hegesztett szerkezetet az összeszerelés előtt elő kell kezelni, és a grafit anyagok felületi szennyeződéseit alkohollal vagy acetonnal le kell törölni. Felületi fémezéses forrasztás esetén plazmaszórással Ni, Cu vagy Ti, Zr vagy molibdén-diszilicid réteget kell a grafit felületére hordani, majd rézalapú vagy ezüstalapú hozaganyagot kell használni a forrasztáshoz. Jelenleg a legszélesebb körben alkalmazott módszer az aktív forrasztással történő közvetlen forrasztás. A forrasztási hőmérsékletet a 16. táblázatban megadott forrasztóanyagnak megfelelően lehet megválasztani. A forrasztóanyag a forrasztott kötés közepére vagy az egyik végéhez rögzíthető. Nagy hőtágulási együtthatójú fémmel történő forrasztás esetén közbenső pufferrétegként bizonyos vastagságú Mo vagy Ti használható. Az átmeneti réteg a forrasztási melegítés során képlékeny alakváltozást okozhat, elnyelheti a hőfeszültséget és elkerülheti a grafit repedését. Például a Mo-t átmeneti kötésként használják grafit és hastelloyn alkatrészek vákuumos forrasztásához. B-pd60ni35cr5 forraszanyagot használnak, amely jól ellenáll az olvadt só korróziójának és a sugárzásnak. A forrasztási hőmérséklet 1260 ℃, és a hőmérsékletet 10 percig tartják.
A természetes gyémánt közvetlenül forrasztható b-ag68.8cu16.7ti4.5, b-ag66cu26ti8 és más aktív forrasztóanyagokkal. A forrasztást vákuum vagy alacsony argontartalmú védelem alatt kell végezni. A forrasztási hőmérséklet nem haladhatja meg a 850 ℃-ot, és gyorsabb melegítési sebességet kell választani. A forrasztási hőmérsékleten való tartási idő nem lehet túl hosszú (általában körülbelül 10 másodperc), hogy elkerüljük a folyamatos tikréteg kialakulását a határfelületen. Gyémánt és ötvözött acél forrasztásakor műanyag közbenső réteget vagy alacsony tágulású ötvözetréteget kell hozzáadni az átmeneti zónához, hogy megakadályozzuk a gyémántszemcsék túlzott hőfeszültség okozta károsodását. Az ultraprecíziós megmunkáláshoz használt eszterga- vagy fúrószerszámot forrasztási eljárással gyártják, amely során 20–100 mg apró szemcséjű gyémántot forrasztanak az acéltestre, és a forrasztási kötés szilárdsága eléri a 200–250 mpa értéket.
A polikristályos gyémánt lánggal, nagyfrekvenciával vagy vákuummal forrasztható. A gyémánt körfűrészlap fém vagy kő vágásához nagyfrekvenciás vagy lángforrasztást kell alkalmazni. Alacsony olvadáspontú AgCuTi aktív forrasztófémet kell választani. A forrasztási hőmérsékletet 850 ℃ alatt kell tartani, a melegítési idő nem lehet túl hosszú, és lassú hűtési sebességet kell alkalmazni. A kőolaj- és geológiai fúrásokban használt polikristályos gyémántfúrófejek rossz üzemi körülmények között dolgoznak, és nagy ütésterhelést bírnak. Nikkel alapú forrasztófém választható, és tiszta rézfólia használható közbenső rétegként vákuumforrasztáshoz. Például 350 ~ 400 db 4,5 ~ 4,5 mm-es oszlopos polikristályos gyémántot forrasztanak a 35CrMo vagy 40CrNiMo acél perforációiba vágófogak kialakításához. Vákuumforrasztást alkalmaznak, a vákuumfok legalább 5 × 10-2Pa, a forrasztási hőmérséklet 1020 ± 5 ℃, a tartási idő 20 ± 2 perc, és a forrasztókötés nyírószilárdsága nagyobb, mint 200 mpa.
Forrasztás során a hegesztett szerkezet önsúlyát a lehető legnagyobb mértékben ki kell használni az összeszereléshez és a pozicionáláshoz, hogy a fém alkatrész a grafitot vagy polikristályos anyagot a felső részén nyomja. Ha a pozicionáláshoz a szerelvényt használják, a szerelvény anyagának a hegesztett szerkezet hőtágulási együtthatójához hasonló anyagnak kell lennie.
Közzététel ideje: 2022. június 13.