Пайка алмазного сегмента та підкладки

Алмазна ріжуча головка та підкладка часто з’єднуються пайкою для виготовлення алмазних інструментів. Усі види інструментів для пиляння, різання, шліфування та свердління, які можна побачити в повсякденному житті, в основному з’єднуються пайкою. Існують різні форми таких інструментів, але з’єднання мають свою спільність, тобто пайку пористих складних композитів, виготовлених методом порошкової металургії та легованої сталі.

 

Умови роботи алмазних інструментів відносно суворі, і вони, як правило, використовуються в середовищі з високою швидкістю, вібрацією та високою температурою, тому пайка алмазних різальних головок є важкою. Щоб підвищити ефективність роботи алмазних інструментів, вимоги до швидкості різання та швидкості подачі постійно зростають, що вимагає від алмазних інструментів більшої міцності паяного шва. Технічно покращуючи міцність паяного шва, паяльний матеріал і процес паяння залежать і сприяють один одному; технічно покращити ефективність пайки, процес пайки та обладнання для пайки підтримують і сприяють один одному.

 

Температура плавлення припою тісно пов'язана зі спіканням різальної головки. Температуру плавлення припою слід вибирати відповідно до температури спікання; Вибір міцності припою повинен відповідати умовам використання інструменту. Паяльний матеріал повинен відповідати таким умовам, коли алмазна різальна головка паяється з підкладкою: температура плавлення припою повинна бути нижче 850 градусів, і чим нижче, тим краще; припойний припой має хорошу змочуваність до матеріалу матриці алмазної ріжучої головки та основи інструменту та помірне розтікання; припій також повинен мати хороші показники втоми та стабільність і може витримувати миттєві високі температури 300-400 градусів; процес пайки простий у виконанні, і можна використовувати індукційну пайку загального призначення або полум’яну пайку.

 

Основними факторами, що впливають на механічні властивості паяних з’єднань алмазного інструменту, є товщина зварювального листа, передзварювальна обробка, час нагріву, швидкість нагрівання, час витримки, післязварювальна обробка тощо. Ці фактори визначають стан змочування, пористість, швидкість включення, товщина паяльного шва та залишкова напруга в зоні термічного впливу пайки тощо.

 

Товщина листа припою впливає на товщину паяного шва з’єднання, тим самим впливаючи на міцність на зсув і втомну міцність паяного з’єднання. Експериментальні дослідження показують, що при використанні однакового складу припою та процесу паяння для паяння алмазних інструментів, коли товщина паяного шва становить від {{0}}.20 до 0,28 мм, повна продуктивність паяного шва краще (товщину припою можна зменшити до 0,15 мм при повторному зварюванні). Коли товщина паяного шва невелика, змочування припою до поверхні з’єднання різальної головки та основи інструменту є недостатнім, що призводить до низької швидкості пайки та низької міцності паяного шва; в той же час олово, свинець, алюміній, залізо, вольфрам, титан та інші елементи дифундують і розчиняються в зварному шві, що сприяє окрихченню паяного з'єднання і знижує міцність з'єднання. Коли товщина паяного шва занадто велика, у паяному шві легко утворюватися пори, що зменшує ефективну площу пайки та міцність на зсув.

 

Утворення паяльного шва тісно пов'язане з усім процесом нагрівання. Такі фактори, як швидкість нагрівання, температура пайки, час витримки та швидкість охолодження, впливатимуть на змочуваність і пористість паяного з’єднання, тим самим змінюючи механічні властивості з’єднання. У виробничому процесі для підвищення ефективності роботи часто використовується більш висока швидкість нагріву. Якщо швидкість нагріву надто висока, з’єднання матиме велике залишкове напруження та вплине на механічні властивості зварного шва. Через велику різницю в коефіцієнтах лінійного розширення кожного компонента в сегменті алмазу, наприклад, коефіцієнт лінійного розширення карбіду вольфраму, вольфраму та хрому є малим, тоді як коефіцієнт лінійного розширення цинку, свинцю, олова, марганцю, кобальту та інших елементів велика. Деформація елемента після нагрівання відрізняється від створення внутрішньої напруги. Але занадто низька швидкість нагріву не тільки призводить до низької ефективності виробництва, але й посилює окислення металу паяного шва, що негативно впливає на з’єднання алмазного інструменту. Для вирішення проблеми швидкості нагріву можна використовувати двоступеневий процес нагріву. Спочатку заготовка нагрівається до 400-500 градусів, і температура підтримується протягом певного періоду часу, перш ніж продовжити нагрівання та зварювання. Певний вплив на механічні властивості з'єднання має температура пайки. Коли температура пайки надто висока, елемент цинку в паяному матеріалі випаровується, утворюючи пори, і в той же час паяльний матеріал легко окислюється з утворенням шлакових включень, що призводить до зниження міцності з’єднання; коли температура пайки занадто низька, текучість паяльного матеріалу погана, легко утворюються шлакові вкраплення, що спричиняє помилкове зварювання, а також знижує міцність з’єднання.

 

Високочастотна вібрація в процесі пайки може покращити швидкість пайки та зменшити залишкову термічну напругу. Технологія магнітного приводу може покращити енергоефективність, зменшити споживання енергії та підвищити ефективність роботи.

Попередня та подальша обробка пайки має важливий вплив на якість пайки. Перед зварюванням паяну поверхню необхідно відшліфувати, щоб видалити шар оксиду. Необхідно, щоб зазор між головкою шліфувального інструменту та сполученою частиною підкладки був рівномірним. Зазвичай використовувані методи видалення поверхневого оксидного шару включають шліфування на шліфувальній машині, напилення та піскоструминну обробку. Алмазні інструменти після зварювання повинні вживати заходів повільного охолодження або збереження тепла, щоб максимально знизити швидкість охолодження після зварювання, що сприятиме зменшенню термічного навантаження після зварювання. Економнішим способом виробництва є використання азбесту для збереження тепла. Після зварювання на поверхні заготовки зазвичай залишається велика кількість оксидного шлаку та флюсу, які слід очистити за допомогою піскоструминної обробки, щоб уникнути корозії заготовки флюсом. Після очищення заготовки необхідно перевірити якість зварювання паяльного шва. Поверхня паяльного шва при хорошій якості зварювання гладка, гладка, дугоподібна, не має явних пор і тріщин.