Points de connaissance des outils de diamant du brasage (partie 2)

Mots clés: Diamond, outils de diamant, matériaux de brasage, technologie de brasage, application de la technologie de brasage dans les outils de diamant

 

Dans l'article précédent, nous avons exploré l'application de la technologie de brasage dans Diamond Tools. Continuons avec le prochain article.

L'article précédent couvre:

1. Outils de diamant et leurs classifications

2. Formes de connexions en diamant

3. Applications de la technologie de brasage dans les outils de diamant

4. Brazage de diffusion pendant la matrice de diamant le frittage

5. Brazage des outils de diamant unique

 

Cet article couvre:

6. Brazage des segments de diamants à la matrice

7. Brazage des composites de diamants

8. Équipement et processus de brasage à outil en diamant

9. Tendances de développement dans le brasage des outils de diamant

10. Conclusion

 

 

Les outils de diamant sont souvent fabriqués par Brazing Diamond Tips et leurs substrats. Le brasage est la principale méthode utilisée dans les outils de sciage, de coupe, de broyage et de forage quotidiens. Bien que ces outils se présentent sous une variété de formes, le point commun réside dans le brasage de composites poreux et complexes fabriqués à partir de métallurgie en poudre à l'acier en alliage.

 

Les outils de diamant fonctionnent dans des conditions difficiles, fonctionnant souvent à des vitesses élevées, en vibration et à des températures élevées. Par conséquent, les conseils d'outils de diamant de brasage sont difficiles. Pour améliorer l'efficacité des outils de diamant, les exigences de vitesse de coupe et de taux d'alimentation sont constamment en augmentation, ce qui nécessite à son tour des outils de diamant pour posséder une force de l'articulation de brouts plus élevée. Dans l'approche technique de l'amélioration de la résistance aux articles de brouting, le matériau de brasage et le processus de brasage se complètent et se renforcent mutuellement; Dans l'approche technique de l'amélioration de l'efficacité du brasage, le processus de brasage et le soutien de l'équipement de brasage et se renforcent mutuellement.

 

La température de fusion du métal de remplissage de brasage est étroitement liée au frittage de la pointe de l'outil et doit être sélectionnée en fonction de la température de frittage. La résistance du métal de remplissage de brasage doit également être considérée à la lumière des conditions de fonctionnement de l'outil. Lorsque le brasage des outils de diamant pour les substrats à outils, le matériau de brasage doit répondre aux exigences suivantes: la température de fusion du matériau de brasage doit être inférieure à 850 degrés, de préférence aussi faible que possible; Le matériau de brasage doit avoir une bonne mouillabilité et des propriétés d'écoulement modérées pour la matrice de pointe de l'outil de diamant et le substrat de l'outil; Le matériau de brasage devrait également présenter une bonne résistance et stabilité en fatigue, capables de résister à des températures élevées transitoires de 300 à 400 degrés; Et le processus de brasage devrait être simple à opérer, en utilisant le brasage à induction conventionnel ou le brasage à la flamme.

 

Le processus de brasage influence principalement les propriétés mécaniques des articulations brassières de l'outil de diamant, y compris l'épaisseur de la feuille de brasage, le traitement pré-facturé, le temps de chauffage, le taux de chauffage, le temps de maintien et le traitement après le soudure. Ces facteurs déterminent la mouillabilité, la porosité, le taux d'inclusion, l'épaisseur de la couture de brouts et le stress résiduel dans la zone touchée par la chaleur (HAZ).

 

L'épaisseur de la feuille de brasage influence l'épaisseur de la couture du brasage, qui à son tour affecte la résistance au cisaillement et la résistance à la fatigue de l'articulation brasée. La recherche expérimentale a montré que lorsque le brasage des outils en diamant utilisant la même composition des métaux de remplissage et le processus de brasage, les performances globales de l'articulation du brasage sont meilleures lorsque l'épaisseur du métal de remplissage est comprise entre 0,20 et 0,28 mm (l'épaisseur du métal de remplissage peut être réduite à 0,15 mm pendant le refonte). Une épaisseur de métal de remplissage plus petite entraîne un mouillage insuffisant de l'interface entre la pointe de l'outil et la base de l'outil, entraînant une mauvaise efficacité de brasage et une résistance aux articulations plus faible. En outre, pendant le processus de brasage, des éléments tels que TIN, le plomb, l'aluminium, le fer, le tungstène et le titane dans la pointe de l'outil se diffusent et se dissolvent dans la soudure, la fragilisation de la structure articulaire et la résistance articulaire réduite. L'épaisseur excessive du métal de remplissage peut facilement entraîner des pores dans l'articulation, réduisant la zone de brasage efficace et abaissant la résistance au cisaillement.

 

La formation du joint en métal de remplissage est étroitement liée à l'ensemble du processus de chauffage. Des facteurs tels que le taux de chauffage, la température du brasage, le temps de maintien et le taux de refroidissement peuvent affecter la mouillabilité et la porosité de l'articulation brasée, modifiant ainsi les propriétés mécaniques de l'articulation. Pendant la production, des taux de chauffage plus élevés sont souvent utilisés pour améliorer l'efficacité. Cependant, des taux de chauffage excessivement élevés peuvent entraîner des contraintes résiduelles plus importantes dans l'articulation, affectant les propriétés mécaniques de la soudure. En raison des différences significatives dans les coefficients d'expansion linéaires des différents composants dans les pointes de l'outil de diamant, pour l'exemple, le carbure de tungstène, le tungstène et le chrome ont de faibles coefficients d'expansion linéaire, tandis que le zinc, le plomb, l'étain, le manganèse et le cobalt ont des coefficients d'extension linéaires élevés - les divers composants éprouvent des déformations différentes lors de contraintes de chaleur générateurs. Cependant, les taux de chauffage excessivement lents réduisent non seulement l'efficacité de la production mais exacerbent également l'oxydation du métal de brasage, ce qui a un impact négatif sur le joint de l'outil de diamant. Un processus de chauffage en deux étapes peut être utilisé pour relever ce défi de taux de chauffage: chauffer d'abord la pièce à 400 à 500 degrés, en maintenant la température pendant une période spécifiée, puis en continuant à chauffer le processus de brasage. La température de brasage a un impact significatif sur les propriétés mécaniques de l'articulation. Les températures de brasage excessivement élevées font que le zinc dans le métal de remplissage du brasage s'évapore, entraînant des pores. De plus, le métal de remplissage est sensible à l'oxydation, produisant des inclusions de scories et affaiblissant la force articulaire. Les températures de brasage excessivement basses réduisent la fluidité du métal de remplissage, ce qui rend les inclusions de scories plus probables, conduisant à de fausses soudures et affaiblissant la résistance aux articulations.

 

L'utilisation de vibrations à haute fréquence pendant le brasage peut améliorer l'efficacité du brasage et réduire la contrainte thermique résiduelle. La technologie de contrôle du débit magnétique peut améliorer l'efficacité énergétique, réduire la consommation d'énergie et améliorer l'efficacité du travail.

 

Les traitements avant et post-brazage ont un impact significatif sur la qualité du brafage. Avant le soudage, la surface de brasage doit être broyée pour éliminer la couche d'oxyde. L'espace entre la pointe de l'outil et la base doit être uniforme après le broyage. Les méthodes courantes pour éliminer les couches d'oxyde de surface comprennent le broyage avec un broyeur, le dépôt et le sablage. Après le soudage, les outils de diamant doivent être refroidis lentement ou isolés pour minimiser la vitesse de refroidissement, ce qui contribue à réduire la contrainte thermique après le soudage. Dans la production, une méthode plus économique consiste à utiliser l'amiante pour l'isolation. Après le soudage, la surface de la pièce conserve souvent une grande quantité de scories d'oxyde et de flux de brasage. Ceux-ci doivent être nettoyés à l'aide de sableux ou d'autres méthodes pour empêcher la corrosion. Après le nettoyage, la couture de brasage doit être inspectée pour la qualité. Une bonne couture de brasage présente une surface lisse, brillante et incurvée sans pores ni fissures notables.

 

 

 

Le compact en diamant polycristallin (PDC) est un cristal composite formé par une poudre de diamant de frittage et un liant avec du carbure cimenté à haute température et à haute pression. Le PDC offre des avantages tels que une résistance à l'usure élevée, un module élastique élevé, une dureté élevée, une isotropie et une conductivité thermique relativement élevée. Les outils PDC sont devenus le matériau de choix pour les outils haut de gamme tels que les outils de forage à pétrole, les bits de forage d'extraction de charbon et les outils de coupe à haute vitesse et à haute précision. Le brasage est un processus clé de la fabrication d'outils PDC, et l'utilisation généralisée de PDC a placé des exigences techniques plus élevées sur la technologie de brasage.

 

Le brasage de l'outil PDC implique essentiellement le brasage du carbure vers le corps en acier de l'outil. Étant donné que le carbure et l'acier à outils ont d'excellentes propriétés de brasage, les outils PDC offrent une large gamme de métaux de remplissage de brasage et de processus de brasage. Les métaux de remplissage à base d'argent ou à base de cuivre peuvent être utilisés et des méthodes de chauffage et de chauffage à induction peuvent être utilisées. Le brasage à induction à haute fréquence, avec sa faible pollution environnementale et sa grande efficacité de production, est devenu la méthode de brasage prédominante pour les outils PDC dans le monde. En raison de la haute précision et de la forte résistance des outils PDC, la précision du brasage, la force de couture braze et la qualité de la couture de brouts sont des problèmes techniques critiques. Les outils PDC peuvent échouer de trois manières principales: le détachement de feuille PDC à partir de la base d'outils; fracture de feuille; et endommager la base d'outils. Pour résoudre ces trois modes de défaillance, la qualité de l'outil PDC est assurée par des matériaux de brasage optimisés et des processus de brasage appropriés.

 

Actuellement, les métaux de remplissage de brasage spécifiques au PDC disponibles dans le commerce sont dotés d'une teneur élevée en argent, ainsi que des éléments tels que le nickel, le manganèse et le cobalt. Ces charges présentent une excellente mouillabilité pour le carbure cimenté, une force de brasage élevée et une différence de température de phase solide-liquide généralement contrôlée entre 50 degrés et 80 degrés.

 

Pour résoudre le problème du détachement en feuille, les ingénieurs se sont engagés à améliorer les performances du matériau de brasage, telles que le remplacement des métaux de remplissage plus résistants comme Bag40cuznni, BAG45cuzn et BAG50cuzn. Cependant, le processus de brasage a été négligé. En raison de la nature fragile des feuilles composites PDC, l'utilisation de matériaux de brasage et de processus avec des températures de fusion excessivement élevées peut entraîner des fissures, une ébrétation, une désintégration et un écaillage dans les feuilles composites. La recherche a montré que la température de brasage admissible pour les feuilles de PDC de haute qualité ne devrait pas dépasser 780 à 800 degrés, tandis que celle des feuilles de PDC de qualité générale ne doit pas dépasser 750 degrés.

 

 

 

En raison de la grande variété et de la variété d'outils de diamant, les processus et l'équipement de brasage qui en résultent sont nombreux. Brazage à la flamme, brasage du bain de sel, brasage à induction, brasage de résistance, brasage de la fournaise, brasage sous vide et brasage au laser se rivalisent tous. Actuellement, le brasage à induction et le brasage à l'aspirateur sont les processus dominants.

 

Le brasage à la flamme est une méthode de brasage développée tôt. L'équipement requis est simple et léger, la source de gaz est largement disponible et le coût du processus est faible. Cependant, sa température de chauffage est difficile à contrôler et elle a progressivement été éliminée du marché grand public.

 

Le brasage du bain à sel offre un chauffage rapide et uniforme, une efficacité de brasage élevée et moins de déformation du métal de base pendant le brasage, ce qui le rend adapté à la production de masse. Cependant, le brasage du bain de sel laisse une grande quantité de flux sur la pièce après le soudage, entraînant une grande quantité d'eaux usées et de la pollution environnementale du nettoyage après le soudure. De plus, l'équipement de brasage du bain de sel est coûteux, le processus est complexe et le cycle de production est long. Plus important encore, la tendance de la fabrication verte est en train de supprimer le brasage de trempette pour les outils de diamant.

 

Le brasage à induction à haute fréquence offre un chauffage rapide et une efficacité de brasage élevée; Il est facile à opérer et à forte intensité de main-d'œuvre; Et il peut brouter diverses formes complexes et pièces multiples. Lorsque vous utilisez l'alimentation automatique, la protection de l'atmosphère ou le brasage à induction sous vide, les articulations présentent une excellente apparence et une qualité brassicole. Cette méthode offre non seulement de faibles coûts de production pour une seule soudure, mais permet également au substrat d'être redémarré et réutilisé. Avec l'augmentation des coûts de main-d'œuvre dans la fabrication d'outils de diamant et l'augmentation des demandes de qualité de brasage cohérente, le brasage automatique à induction est devenu la principale méthode pour le brasage des outils de sciage de diamant. Le brasage automatique à induction des outils de diamant permet la séparation automatique des dents, l'identification automatique et le ramassage des lames et l'alimentation automatique des coussinets de brasage. Il offre des avantages tels que une précision élevée de soudage, des articulations brasées solides et une longue durée de vie. Une personne peut exploiter plusieurs machines, réduisant considérablement les coûts de main-d'œuvre.

 

Le brasage de résistance est couramment utilisé pour le brasage des tiges de perfectionnement, et il produit une excellente qualité de soudure. Cependant, en raison de la température globale élevée de la lame, cela affecte la durée de vie du diamant. Actuellement, seules quelques entreprises utilisent ce processus.

 

Le brasage de la fournaise (Brazage d'atmosphère continue) est principalement utilisé dans la production de petites lames de scie et d'outils de diamant de forme spéciale. Il utilise généralement de l'hydrogène et de l'azote, générés par la décomposition de l'ammoniac, comme réduisant les gaz. Le chauffage est lent et uniforme, entraînant des articulations brasées esthétiquement agréables, une qualité fiable et une surface de pièce brillante. Il possède également une efficacité de production élevée et de faibles coûts de soudage, ce qui le rend adapté à la production de masse.

 

Le brasage à vide, qui utilise généralement le chauffage des rayonnements à partir d'une fournaise de résistance, offre une efficacité de production élevée et un chauffage uniforme, ce qui le rend adapté au complexe de soudage et à de grands outils de diamant. Actuellement, le brasage à l'aspirateur des outils de diamant à couche unique est largement utilisé dans la fabrication d'outils de restauration, de roues de broyage, d'outils en pierre et d'outils en verre. Le brasage à vide des outils de diamants multicouches contient également des perspectives de demande industrielle prometteuses.

 

Ces dernières années, le brasage au laser a progressivement acquis une application dans la production d'outils de diamant unique. Le brasage au laser chauffe rapidement la pièce, minimisant le temps où le diamant reste à haute température pendant le processus de soudage, empêchant efficacement le graphitisation. De plus, le processus de brasage laser atteint un dispositif de diamant de diamant, entraînant une efficacité de chauffage élevée et un contrôle précis de la température. Il est capable d'usiner des surfaces incurvées complexes, possède un haut degré d'automatisation et offre un environnement de travail favorable. Le brasage au laser peut être utilisé pour souder les pièces de grande, complexes et de forme irrégulière tout en évitant la proximité et les effets cutanés associés au brasage à induction haute fréquence.

 

 

 

Le brasage à outils de diamant est devenu une occupation spécialisée, consommant près de 1 000 tonnes de matériaux de brasage chaque année et employant des dizaines de milliers de personnes au niveau national. L'industrie est florissante et il y a cinq tendances consensuelles: l'automatisation, la fabrication verte, les processus intégrés, la fabrication de haute qualité et la fabrication rentable.

 

L'automatisation et la fabrication verte sont des concepts fondamentaux et des projets clés de Made in China 2025. Les coûts de la main-d'œuvre dans l'industrie des outils de diamant augmentent, menaçant même le développement de l'industrie. Le brasage automatisé est un besoin commun de l'industrie. Tous les produits avec de grands volumes de production se déplacent vers le brasage automatisé. Actuellement, le brasage automatisé des lames de scie devient de plus en plus mature et l'équipement de brasage automatisé pour d'autres produits est imminent.

 

La fabrication verte englobe la réduction des émissions, la conservation des matériaux, l'amélioration de l'efficacité énergétique et la réduction de la consommation d'énergie. Le brasage des outils de diamant a fait des progrès rapides dans la réduction de la consommation de matériaux et de la conservation de l'énergie, mais les progrès ont été plus lents dans l'adoption des métaux de remplissage sans cadmium et au flux et en réduisant l'utilisation du flux. Les outils de diamant (tels que les bits de forage, les choix, les lames de scie et les outils de coupe) sont des produits dissipatifs. Le métal de remplissage de brasage en eux s'épuise pendant le fonctionnement normal. Des éléments tels que le plomb et le cadmium dans le métal de remplissage peuvent être libérés dans l'air, le sol et l'eau, polluant l'environnement. Certains éléments peuvent être ingérés par les humains, nuisant potentiellement à la santé humaine.

 

Les processus de brasage combinés, y compris l'induction de la flamme, le brasage induction et le brasage de la fourchette de fournaise, permettent un brasage rapide et toutes les positions d'outils complexes à grande échelle. Cela raccourcit le temps de brasage, améliore la durabilité et la fiabilité des outils, et prolonge la durée de vie de l'outil.

 

L'amélioration de la qualité exige une durée de vie de fatigue plus longue pour les articulations brasées, et les défauts de la couture braze sont un facteur majeur affectant la vie de la fatigue. Par conséquent, à mesure que la durée de vie des outils surhard augmente, il y a une demande croissante pour réduire en permanence les défauts de la couture braze et améliorer la qualité des articulations brasées. Lorsque les matériaux et les processus de brasage sont appropriés, la propreté des métaux de remplissage est un facteur clé influençant la formation de défauts.

 

L'économie est une demande éternelle de l'industrie manufacturière. La soudure à faible argent, la soudure à base de cuivre, le brasage composite et la soudure préfabriquée sont les principales directions pour économiser les coûts de soudure; Le processus de brasage efficace et la technologie de brasage à haute fiabilité sont un autre moyen de réduire les coûts de brasage.

 

 

(1) Les outils de diamant sont de différents types, et la technologie de brasage est une technologie clé dans la fabrication de divers outils.

(2) La technologie de brasage a quatre applications principales dans la fabrication d'outils de diamant: le brasage de diffusion dans le frittage de tête de coupe, le brasage de tête de coupe, le brasage à outils de diamant unique et le brasage de l'outil PDC.

(3) La poudre pré-alliée est un moyen efficace d'améliorer les performances complètes des têtes de coupe de diamant. La poudre pré-alliée active peut améliorer en synergie la netteté et la durée de vie des outils de diamant.

(4) La technologie clé pour le brasage des têtes de coupe de diamant est le métal de remplissage de brasage personnalisé et le processus de brasage efficace. La technologie clé pour le brasage des outils PDC est le métal de remplissage de brasage de haute qualité. La technologie clé pour le brasage des outils de diamant unique est l'équipement et le métal de remplissage.

(5) Le brasage des outils de diamant se développe vers l'automatisation, l'écologisation, l'intégration des processus, l'amélioration de la qualité et l'économie.