【淺析】釬焊金剛石工具的技術(shù)現(xiàn)狀標(biāo)簽: 雜談 目前,用釬焊法制作金剛石工具已開始成為熱點(diǎn)技術(shù)捅青,但僅局限于單層工具昂灵,對(duì)于多層實(shí)現(xiàn)“孕鑲”尚不成熟。國(guó)外的釬焊技術(shù)研究始于20世紀(jì)80年代后期社痛,但由于工作復(fù)雜至今仍停留在實(shí)驗(yàn)階段,其應(yīng)用也僅局限于單層工具命雀;國(guó)內(nèi)的釬焊技術(shù)研究起步較晚蒜哀,與發(fā)達(dá)國(guó)家相比,研究的廣度和深度遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠吏砂,因而進(jìn)展十分緩慢撵儿,文中就金屬結(jié)合劑金剛石工具固結(jié)金剛石磨粒的技術(shù)特點(diǎn)以及在運(yùn)行過程中金剛石磨粒容屑空間的特點(diǎn)進(jìn)行了闡述,分析了釬焊法制作金剛石工具的現(xiàn)狀狐血,指出了釬焊金剛石工具的技術(shù)問題和解決出路淀歇。 1 按照制作方法不同,金屬結(jié)合劑金剛石工具可分為以下三類:粉末冶金熱壓燒結(jié)金剛石工具匈织、電鍍金剛石工具和釬焊金剛石工具浪默。 1.1 粉末冶金熱壓燒結(jié)金剛石工具是以金剛石為切磨材料,以金屬粉末為結(jié)合劑圣掷,利用粉末冶金的方法薛淆,經(jīng)過混料、造粒匿贴、壓制成型凑篇、燒結(jié)以及必要的后期修整加工而成的一類金剛石工具制品。 產(chǎn)品已形成系列化耗述、標(biāo)準(zhǔn)化托蜡,品種規(guī)格齊全,產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定丹残,部分產(chǎn)品在國(guó)際市場(chǎng)上具有一定的競(jìng)爭(zhēng)力然枫。粉末冶金熱壓燒結(jié)金剛石工具是各類金剛石制品中出現(xiàn)最早的一類夯饲,也是目前品種最多、用量最大雾诈、用途最廣的一類贾虽,其產(chǎn)品銷量占據(jù)整個(gè)金屬結(jié)合劑金剛石工具的80%以上工猜。 盡管利用該方法生產(chǎn)的金剛石工具在各行業(yè)得到了廣泛應(yīng)用,并取得顯著的經(jīng)濟(jì)效益,但其固結(jié)金剛石磨粒技術(shù)本身始終存在著嚴(yán)重的不足匣掸,金剛石的有效使用率大約在10%左右陶簿,造成了金剛石磨粒資源的極大浪費(fèi)座柱。主要表現(xiàn)在金剛石磨粱烂罚基本上是以機(jī)械包鑲的形式存在于金屬胎體中,金屬結(jié)合劑對(duì)金剛石磨粒的把持能力不強(qiáng)担孔,金剛石工具在使用過程中非正常磨損江锨、脫落、殘出的金剛石較多糕篇,金剛石實(shí)際利用率較低啄育,金剛石原料浪費(fèi)較大。 多年來業(yè)內(nèi)專家為了提高金屬結(jié)合劑對(duì)金剛石的把持能力做了大量的工作拌消,除了通過對(duì)金剛石進(jìn)行表面改性(表面金屬化挑豌、表面形貌改變等)來增強(qiáng)金屬結(jié)合劑對(duì)金剛石磨粒的把持力有一定的效果外,通過直接在金屬結(jié)合劑中加入適量的Ti(鈦)墩崩、Cr(鉻)氓英、In(銦)、Zr(鋯)等活性元素來強(qiáng)化金屬結(jié)合劑均沒有大的技術(shù)突破鹦筹。在學(xué)術(shù)界普遍認(rèn)為金屬結(jié)合劑的增強(qiáng)機(jī)理就是通過在金剛石表面與結(jié)合劑之間形成一層金屬碳化物铝阐,通過碳化物作為過渡層,提高結(jié)合劑對(duì)金剛石表面的潤(rùn)濕能力與毛細(xì)作用能力障翼,達(dá)到化學(xué)冶金結(jié)合的效果缚宜。 而實(shí)際上在熱壓燒結(jié)過程中犯弯,為了保護(hù)金剛石磨粒不被石墨化谚茅,影響金剛石的使用質(zhì)量,其燒結(jié)溫度達(dá)不到這些活性元素的熔化溫度意澡,碳化物無法形成昙椭,導(dǎo)致活性元素起不到理論上的理想作用。金剛石磨粒只好被機(jī)械的夾持在金屬結(jié)合劑中蒜丙,并沒有發(fā)生所謂的化學(xué)冶金反應(yīng)因饥。所以,此類工具僅靠機(jī)械包鑲形式來固定金剛石磨料溯童,在使用過程中對(duì)金剛石的把持力是有限的请立。 觀察大量的粉末冶金熱壓燒結(jié)金剛石工具使用情況發(fā)現(xiàn)脉织,金剛石磨粒的容屑空間是在運(yùn)行過程中形成的,是靠加工材料廢屑的反磨削而得到的捐憔,金剛石磨粒的容屑空間是一個(gè)從無到有的過程篙耗,所以在金剛石磨粒有效使用時(shí)間內(nèi),其容屑空間的平均值是非常小的宪赶,因而在使用過程中使得加工材料廢屑堵塞并燒傷劃傷工件的現(xiàn)象是經(jīng)常發(fā)生的宗弯。 1.2 電鍍金剛石工具是通過電鍍的方法,經(jīng)過金屬電沉積過程搂妻,將一層金剛石牢固地鑲在金屬基體上的一種制品蒙保。該類制品具有效率高、磨削精度高的特點(diǎn)欲主,主要產(chǎn)品以成形研磨和精密加工工具為主邓厕,產(chǎn)品也廣泛應(yīng)用于地質(zhì)勘探、石材扁瓢、機(jī)械邑狸、汽車及國(guó)防工業(yè)等各個(gè)領(lǐng)域。 盡管該方法生產(chǎn)的各種金剛石工具在一定的行業(yè)中得到廣泛應(yīng)用涤妒,并取得一定的經(jīng)濟(jì)效益单雾,但固結(jié)金剛石磨粒技術(shù)本身也存在著嚴(yán)重的不足,金剛石的有效使用率大約在20%左右她紫。主要表現(xiàn)在金屬結(jié)合劑對(duì)金剛石磨粒的把持能力也不強(qiáng)乐慌,金剛石磨粒只是以機(jī)械的包埋鑲嵌在鍍層金屬中。 電鍍的方法是泣幼,Ni或Ni-Co或Ni-Co-Mn等金屬離子不斷在陰極金剛石及基體表面析出飘含、進(jìn)入、埋入几垃,下一電鍍層依次沉積鼓笨,如此反復(fù)沉積到一定厚度后,半成品從電鍍液中取出進(jìn)行上砂劈狼、增厚等后續(xù)工藝處理锰胀,最終得到電鍍金剛石工具。在整個(gè)制作過程中艺崔,金剛石沒有發(fā)生化學(xué)冶金反應(yīng)涣疑。所以,此類工具也是僅靠機(jī)械包鑲形式來固定金剛石磨料藕壹,在使用過程中對(duì)金剛石的把持力也是有限的诞嗦,電鍍層一旦被磨損到磨粒一半高度時(shí),金剛石磨粒就會(huì)自然脫落椿访。 觀察大量的電鍍金剛石工具使用情況發(fā)現(xiàn)乌企,未剝落的金剛石磨粒大約有2/3高度被沉積在電鍍金屬層中虑润,所以金剛石磨粒的容屑空間基本上是固定的,并且也是比較小的加酵,這樣在使用過程中也仍然會(huì)出現(xiàn)加工材料廢屑堵塞并燒傷劃傷工件現(xiàn)象端辱。 1.3 釬焊金剛石工具是通過釬焊的方法,經(jīng)過金屬焊料熔化過程虽画,將一層金剛石牢固地焊接在金屬基體上的一種工具制品舞蔽。該類制品具有效率更高、單顆粒金剛石使用壽命長(zhǎng)码撰、磨削精度高的特點(diǎn)渗柿,主要產(chǎn)品涵蓋所有粗及中粗粒度電鍍金剛石工具和部分熱壓金剛石工具。 為了避免傳統(tǒng)制造方法帶來的把持力低脖岛、容屑空間小朵栖、出露高度低和易脫落等問題,同時(shí)能更大的利用單層金剛石工具的優(yōu)點(diǎn)柴梆,2000年開始至今陨溅,釬焊技術(shù)被應(yīng)用到金剛石工具的制造領(lǐng)域并且得到快速的發(fā)展。釬焊技術(shù)作為一種新型的金剛石工具制造方法沸根,在國(guó)內(nèi)外受到廣泛關(guān)注健十。釬焊方法與其他熔焊方法不同,釬焊過程中釬料合金熔化溫度要比母材熔化溫度低瘟百,釬焊溫度要小于母材固相線而高于釬料液相線织娶。針對(duì)金剛石而言,這就需要釬焊溫度小于金剛石的石墨化轉(zhuǎn)變溫度掺变。釬焊時(shí)掐赠,釬料在金剛石表面潤(rùn)濕、毛細(xì)作用帆骗、填充糯湃、鋪展、緊密包裹金剛石磨粒的席,同時(shí)在金剛石與釬料合金之間以碳化物的形式形成化學(xué)冶金結(jié)合捧擂。以釬焊法制作的金剛石工具,其金剛石磨粒結(jié)合強(qiáng)度和出刃高度都較高顿蝇,鋒銳性和切削性能得到了提高感细,容屑空間固定并且比較大什猖,特別適合高速高效磨削加工票彪、難加工材料的加工和精密加工。近年來不狮,高溫釬焊單層金剛石工具成為國(guó)內(nèi)外高校研究機(jī)構(gòu)和生產(chǎn)廠商的研究開發(fā)熱點(diǎn)降铸。 |
10月05日 13:49:12 |