Comprendre les outils diamantés brasés

Le diamant possède d'excellentes propriétés telles qu'une dureté extrêmement élevée, une forte résistance à l'usure, une conductivité thermique élevée et un faible coefficient de dilatation thermique, ce qui en fait le meilleur matériau pour la fabrication d'outils de coupe et de meulage. Les outils diamantés sont les outils les plus couramment utilisés pour traiter des matériaux durs et cassants par coupe, meulage et autres méthodes. En fonction de la méthode de traitement, ils peuvent être classés en types tels que les outils de forage, les outils de sciage et les outils de meulage.

 

 

Le brasage et la galvanoplastie sont deux procédés de fabrication couramment utilisés pour les outils diamantés.

 

Dans les outils diamantés électrolytiques, les particules de diamant à la surface ne forment pas de liaison métallurgique chimique avec le matériau d'apport. L'espace entre les copeaux est petit et les particules abrasives ont tendance à se détacher après avoir été soumises à une force, ce qui entraîne de mauvaises propriétés d'auto-affûtage-.

 

Les outils diamantés brasés remplacent les outils diamantés électrolytiques traditionnels à une seule couche. Ils sont fabriqués en chauffant à haute température pour faire fondre le matériau de brasage, en utilisant l'alliage liquide fondu pour former une liaison métallurgique chimique entre le diamant et le substrat. Cela permet d'obtenir une connexion à haute résistance entre le diamant, le matériau de brasage en alliage et le métal de base, offrant des avantages tels qu'une fine couche de liaison, une forte saillie des particules abrasives, un grand espace pour les copeaux et une résistance au détachement des particules abrasives. Cela leur permet de répondre aux exigences d'un traitement efficace de matériaux difficiles-à-usiner tels que la pierre, la céramique et le carbure cémenté.

 

 

En raison de la difficulté de mouiller la surface du diamant avec les alliages de brasage métalliques couramment utilisés, la brasabilité du diamant est extrêmement médiocre. Actuellement, les méthodes de brasage actif du métal ou de métallisation de la surface du diamant sont principalement utilisées pour améliorer la brasabilité entre le diamant et le métal.

 

Brasage actif du métal :

Pour le collage du diamant, le brasage métallique actif fait référence à l'ajout d'éléments actifs (généralement des éléments formant du carbure -fort) tels que Ti, Zr, Cr, V, etc., à l'alliage de brasage. Grâce à des réactions chimiques, des carbures se forment, réalisant une connexion métallurgique entre le diamant et l'alliage de brasage, puis reliant le diamant au substrat métallique via l'alliage de brasage métallique. L'interface du joint brasé en diamant est illustrée à la figure 1.

 

Figure 1 Interface de joint brasé en diamant

 

Traitement de métallisation de surface en diamant
La surface du diamant est soumise à un traitement d'activation du métal pour lui conférer des propriétés semblables à celles du métal, ce qui est plus propice à la liaison entre le diamant et l'alliage de brasage métallique. La métallisation de surface comprend principalement le placage autocatalytique suivi de la galvanoplastie, de l'évaporation sous vide, de la pulvérisation plasma, de la pulvérisation magnétron, du dépôt chimique en phase vapeur, du dépôt physique en phase vapeur et du revêtement mécanique. Le placage autocatalytique suivi de la galvanoplastie et de l’évaporation sous vide sont plus couramment utilisés. Les métaux hautement réactifs tels que Ti, Cr, W et Mo sont généralement sélectionnés pour la métallisation. Le revêtement métallique facilite la liaison métallurgique entre le diamant et le substrat, et peut améliorer la force de maintien du substrat d'outil diamanté sur les particules de diamant.

 

(1) Différents alliages et diverses particules métalliques peuvent être ajoutés pendant le processus de brasage pour obtenir des résultats optimaux pour le joint brasé ;
(2) La résistance du diamant sous différents alliages de brasage peut être ajustée en contrôlant la température. Différentes températures de brasage affectent la couche de réaction entre l'alliage de brasage et le matériau de base. Plus la couche de réaction est épaisse, plus le gradient de contrainte thermique est faible et plus la résistance du joint est élevée ; cependant, d'un autre côté, plus la couche de réaction est épaisse, plus la contrainte de dilatation thermique est importante et plus elle est sujette à la fissuration.

 

 

(1) Le métal d’apport de brasage doit avoir une bonne mouillabilité et une bonne force de liaison avec le diamant et le matériau de matrice ;
(2) La sélection des matériaux de brasage et du processus de brasage doit garantir la stabilité du diamant afin de réduire ou d'éviter l'érosion du diamant par le métal d'apport de brasage ;
(3) Un matériau métallique (alliage) avec un point de fusion bas et un coefficient de dilatation thermique proche de celui du diamant doit être choisi comme métal d'apport de brasage. Il convient également d'envisager l'ajout de certains éléments actifs pour améliorer la mouillabilité et l'affinité avec le diamant, obtenant ainsi à la fois une liaison efficace du diamant et répondant aux exigences de performances mécaniques du matériau de matrice.

 

 

 

Pour comparer les performances de traitement, trois ensembles de têtes de meulage électrolytiques et de têtes de meulage brasées ont été préparés avec le même type et la même taille d'apport de brasage et d'abrasif. Celles-ci ont ensuite été utilisées pour traiter des plaques de céramique d'alumine et leur durée de vie a été comparée. Il a été observé que la durée de vie des têtes de meulage en diamant brasé était plus de trois fois supérieure à celle des têtes de meulage électrolytiques. De plus, les têtes de meulage brasées présentaient moins de cassure et de perte de particules abrasives, et aucun pelage de la couche de brasage ne s'est produit, démontrant les performances de traitement supérieures des outils diamantés brasés.

 

 

 

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