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                  釬焊技術在金剛石工具中的應用(三)
                  時間:2019-04-24

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                  臺灣中國砂輪公司(KNIK.Inc)推出單層均布金剛石高溫釬焊串珠,在不降低其壽命的條件下,金剛石用量減少50%,切割速度提高2倍。

                    作者所在課題組在國內外研究的基礎上,采用Ni82CrBSi合金片狀釬料,金剛石均勻排布在釬料片上,在低真空熱壓燒結爐中實現釬焊,對釬焊金剛石工具進行了初步研究,并且探索如何將釬焊這一技術用于孕鑲工具中。從優化金剛石在胎體中的排布方式、金剛石粒度、濃度等靜態結構參數及有效金剛石數量、金剛石間距等動態參數出發,實現單層金剛石在橫向平面的有序排布,再通過疊層法在縱向呈錯落排布,實現工作層中金剛石具備連續工作能力。為檢驗胎體對金剛石的包鑲能力,特制作一只表鑲金剛石鉆頭,進行5次開刃實驗,并測得其大平均出刃值。通過對釬焊單層工具金剛石出刃高度的測試(金剛石為45/50目),發現了其較大出刃值可達到70%以上,可以看出,釬焊技術可使金剛石與胎體的結合強度大大提高。對金剛石鉆頭(φ63mm)進行鋼筋混凝土鉆進模擬實驗的結果表明,鉆頭在鉆齒磨損近2mm時仍能繼續工作,從理論上講已經有兩層金剛石參與了工作,這似乎說明了可以實現“孕鑲”,具體的應用工藝仍在進一步研究之中。

                    3.釬焊技術在金剛石工具應用中存在的問題

                    金剛石釬焊時存在著許多急需解決的難點:①要求釬料對金剛石和胎體有良好浸潤性和結合強度;②釬焊材料及釬焊工藝的選擇要保證金剛石的穩定性,以減少或避免釬料對金剛石的侵蝕;③由于金剛石和金屬基體的熱膨脹系數差異較大,因而焊接殘余應力也較大,降低接頭的強度;④釬料的熔點要高于金剛石工具的工作溫度,所以應尋找熔點較低并與金剛石膨脹系數接近的金屬(合金)材料作為釬料,再考慮加入某些活性元素以改善對金剛石的浸潤性和親和性,達到既能粘結金剛石又能滿足胎體機械性能的目的。此外,金剛石表面金屬化的實現方式、表面金屬與釬料的匹配和選擇、釬劑和氣體介質的選擇等關鍵技術還需進一步成熟和優化。

                    金剛石工具的使用效率與壽命除取決于金剛石磨粒被鑲嵌的牢固程度外,還與胎體的耐磨性有關。胎體本身強度的高低、金剛石在胎體中的分布狀態、金剛石的濃度等都會對胎體的耐磨性產生影響,所以,如何使胎體達到理想的狀態也是今后工作中值得注意的問題。

                    4.結語

                    釬焊技術可實現金剛石、結合劑(釬焊合金材料)和金屬基體界面化學冶金結合,具有較高的結合強度。由于界面上的結合強度高,所以僅需很薄的結合劑厚度就足以牢固地把持住磨粒,其裸露高度可達70%~80%,使磨料的利用更加充分,大大提高了工具的壽命和加工效率。與傳統技術相比,金剛石工具的允許大出刃值可增加50%以上,在工具的功耗不增或有所降低的條件下,單位體積上工件材料的金剛石耗量減少一半以上。與電鍍工具相比,也顯示了無可比擬的優勢??傊?,釬焊技術在金剛石工具制造過程中有著很好的發展前景,應盡快使這一技術實現產業化。

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