Grafit és gyémánt polikristályos forrasztás

(1) A keményforrasztás jellemzői A grafit- és gyémánt polikristályos keményforrasztással kapcsolatos problémák nagyon hasonlóak a kerámia keményforrasztásánál tapasztaltakhoz.A fémhez képest a forraszanyag nehezen nedvesíthető grafit és gyémánt polikristályos anyagok, hőtágulási együtthatója pedig nagyon eltér az általános szerkezeti anyagokétól.A kettőt közvetlenül levegőn hevítik, és oxidáció vagy karbonizáció történik, ha a hőmérséklet meghaladja a 400 ℃-ot.Ezért vákuumforrasztást kell alkalmazni, és a vákuumfok nem lehet kevesebb 10-1 pa-nál.Mivel mindkettő szilárdsága nem nagy, ha a keményforrasztás során hőfeszültség lép fel, repedések keletkezhetnek.Próbáljon alacsony hőtágulási együtthatóval rendelkező keményforrasztó töltőanyagot választani, és szigorúan szabályozza a hűtési sebességet.Mivel az ilyen anyagok felületét a szokásos keményforrasztó töltőfémek nem könnyen nedvesítik, a grafit és gyémánt polikristályos anyagok felületére felületmódosítással (vákuumbevonat) 2,5 ~ 12,5 um vastag W, Mo és egyéb elemek rakhatók le. , ionporlasztás, plazma permetezés és egyéb módszerek) keményforrasztás előtt, és megfelelő karbidokat képezzen velük, vagy nagy aktivitású keményforrasztási töltőfémek használhatók.

A grafitnak és a gyémántnak számos minősége van, amelyek különböznek részecskeméretben, sűrűségben, tisztaságban és egyéb szempontok szerint, és eltérő forrasztási jellemzőkkel rendelkeznek.Ezenkívül, ha a polikristályos gyémánt anyagok 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 vákuumforrasztásánál a forrasztási hőmérsékletet 1200 ℃ alatt kell tartani, és a vákuumfok nem lehet kevesebb, mint 5 × 10-2 Pa.

(2) A keményforrasztási töltőanyag kiválasztása elsősorban a felhasználáson és a felületi feldolgozáson alapul.Hőálló anyagként történő felhasználáskor magas forrasztási hőmérsékletű és jó hőállóságú keményforrasztási töltőanyagot kell választani;A kémiai korrózióálló anyagokhoz alacsony forrasztási hőmérsékletű és jó korrózióállóságú keményforrasztási töltőanyagokat kell választani.A felületfémezés utáni grafithoz nagy alakíthatóságú és jó korrózióállóságú tiszta réz forrasztóanyag használható.Az ezüst alapú és réz alapú aktív forrasz jó nedvesíthető és folyékony a grafittal és gyémánttal szemben, de a keményforrasztott kötés üzemi hőmérséklete nehezen haladja meg a 400 ℃-ot.A 400 ℃ és 800 ℃ közötti hőmérsékleten használt grafit alkatrészekhez és gyémántszerszámokhoz általában arany-, palládium-, mangán- vagy titánbázisú töltőfémeket használnak.A 800 ℃ és 1000 ℃ közötti hézagokhoz nikkel alapú vagy fúró alapú töltőfémeket kell használni.Ha grafit komponenseket használnak 1000 ℃ felett, akkor tiszta fém töltőfémek (Ni, PD, Ti) vagy molibdént, Mo-t, Ta-t és egyéb olyan elemeket tartalmazó ötvözött töltőfémek használhatók, amelyek szénnel karbidot képezhetnek.

Felületkezelés nélküli grafit vagy gyémánt esetén a 16. táblázatban szereplő aktív töltőfémek közvetlen keményforrasztáshoz használhatók.A legtöbb ilyen töltőfém titán alapú bináris vagy háromkomponensű ötvözet.A tiszta titán erősen reagál a grafittal, amely igen vastag keményfém réteget képezhet, és lineáris tágulási együtthatója merőben különbözik a grafitétól, amelyen könnyen repedések keletkeznek, így forrasztóanyagként nem használható.Cr és Ni hozzáadásával a Ti csökkentheti az olvadáspontot és javíthatja a kerámia nedvesíthetőségét.A Ti egy háromkomponensű ötvözet, amely főként Ti Zr-ből áll, TA, Nb és egyéb elemek hozzáadásával.Alacsony lineáris tágulási együtthatója van, ami csökkentheti a keményforrasztási feszültséget.A főként Ti Cu-ból álló háromkomponensű ötvözet alkalmas grafit és acél keményforrasztására, és a kötés nagy korrózióállósággal rendelkezik.

16. táblázat Forrasztási töltőfémek grafit és gyémánt közvetlen keményforrasztásához

Table 16 brazing filler metals for direct brazing of graphite and diamond
(3) Forrasztási folyamat A grafit keményforrasztási módszerei két kategóriába sorolhatók, az egyik a felületi fémezés utáni keményforrasztás, a másik pedig a felületkezelés nélküli keményforrasztás.Függetlenül attól, hogy milyen módszert alkalmazunk, a hegesztést összeszerelés előtt elő kell kezelni, és a grafitanyagok felületi szennyeződéseit alkohollal vagy acetonnal le kell törölni.Felületi fémezéses keményforrasztás esetén a grafit felületére plazma szórással Ni, Cu vagy Ti, Zr vagy molibdén-diszilicid réteget kell bevonni, majd a keményforrasztáshoz rézalapú töltőfémet vagy ezüst alapú töltőfémet kell alkalmazni. .A közvetlen forrasztás aktív forraszanyaggal jelenleg a legszélesebb körben alkalmazott módszer.A forrasztási hőmérséklet a 16. táblázatban található forraszanyagnak megfelelően választható meg. A forrasztóanyag a forrasztott kötés közepén vagy az egyik vége közelében rögzíthető.Nagy hőtágulási együtthatójú fémmel történő keményforrasztáskor közbenső pufferrétegként bizonyos vastagságú Mo vagy Ti használható.Az átmeneti réteg képlékeny deformációt okozhat a keményforrasztás során, elnyeli a hőfeszültséget és elkerülheti a grafitrepedést.Például a Mo-t átmeneti hézagként használják grafit és hastelloyn alkatrészek vákuumforrasztásához.Az olvadt só korróziójával és sugárzásával szemben jól ellenálló B-pd60ni35cr5 forrasztóanyagot használnak.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 forraszanyagokkal.A keményforrasztást vákuum vagy alacsony argon elleni védelem alatt kell végezni.A keményforrasztási hőmérséklet nem haladhatja meg a 850 ℃-ot, és nagyobb fűtési sebességet kell választani.A keményforrasztási hőmérsékleten való tartási idő nem lehet túl hosszú (általában körülbelül 10 s), hogy elkerüljük a folyamatos tic-réteg kialakulását a határfelületen.Gyémánt és ötvözött acél keményforrasztásakor műanyag közbenső réteget vagy alacsony tágulású ötvözetréteget kell hozzáadni az átmenethez, hogy megakadályozzák a gyémántszemcsék túlzott hőterhelés által okozott károsodását.Az ultraprecíziós megmunkáláshoz használt esztergaszerszámot vagy fúrószerszámot keményforrasztási eljárással állítják elő, amely 20–100 mg kis szemcsés gyémántot keményforraszt az acéltestre, és a keményforrasztó ízületi szilárdsága eléri a 200–250 mpa-t.

A polikristályos gyémánt keményforrasztható lánggal, nagyfrekvenciával vagy vákuummal.Fém vagy kő gyémánt körfűrészlappal történő vágásához nagyfrekvenciás vagy lángforrasztást kell alkalmazni.Alacsony olvadáspontú Ag Cu Ti aktív keményforrasztó töltőanyagot kell választani.A keményforrasztási hőmérsékletet 850 ℃ alá kell szabályozni, a fűtési idő nem lehet túl hosszú, és lassú hűtési sebességet kell alkalmazni.A kőolaj- és geológiai fúrások során használt polikristályos gyémánt fúrók rossz munkakörülményekkel rendelkeznek, és hatalmas ütési terhelést viselnek.Nikkel alapú keményforrasztó töltőanyag választható, és tiszta rézfólia használható a vákuumforrasztás közbenső rétegeként.Például 350 ~ 400 kapszulát Ф 4,5 ~ 4,5 mm oszlopos polikristályos gyémánt keményforrasztanak 35CrMo vagy 40CrNiMo acél perforációiba vágófogak kialakítása érdekében.Vákuumos keményforrasztást alkalmaznak, és a vákuum mértéke nem kevesebb, mint 5 × 10-2 Pa, a keményforrasztási hőmérséklet 1020 ± 5 ℃, a tartási idő 20 ± 2 perc, és a keményforrasztás nyírószilárdsága nagyobb, mint 200 mpa

A keményforrasztás során a hegesztési varrat önsúlyát kell használni az összeszereléshez és a pozicionáláshoz, amennyire csak lehetséges, hogy a fémrész a felső részen megnyomja a grafitot vagy a polikristályos anyagot.A rögzítőelem elhelyezésekor a rögzítő anyaga a hegesztési varrathoz hasonló hőtágulási együtthatójú anyag legyen.


Feladás időpontja: 2022. június 13