Diamonditööriistade teadmiste punktid (1. osa)

 

Märksõnad: teemant, teemant tööriistad, puuratsutamismaterjalid, puuratsutamistehnoloogia, puuratsutamistehnoloogia rakendamine teemanttööriistades

 

 

 

Diamond on funktsionaalne materjal, mis ühendab palju suurepäraseid omadusi. See on seni avastatud kõige raskem looduslik materjal ning selle ainulaadsed optilised, termilised ja mehaanilised omadused suurendavad veelgi selle olekut funktsionaalseks materjaliks. Teemant jaguneb kahte peamist kategooriasse: looduslik teemant ja sünteetiline teemant. Sünteetiline teemant jaguneb täiendavalt üksikkristall- ja polükristalliliseks teemandiks. Teemantitööriistade valmistamiseks saab kasutada kõiki kolme teemanti.

 

Viimastel aastatel on globaalne sünteetiline teemantide tootmine jõudnud 15 miljardit karaati, Hiina on sünteetilise teemantide tootmisel järjekindlalt edetabelis. Hiina, turule tooja, on viimase kahe aastakümne jooksul kogenud kiiret arengut teemanttööriistade tööstuses, saavutades mitte ainult maailma kõrgeima toodangu, vaid arendades ka põhjalikku valikut uusi tööriistu.

Diamondivahendid on lai valik rakendusi, peamiselt kivide töötlemisel, keraamilistel modifikatsioonidel, geoloogilisel puurimisel, õlipuurimisel ja kaevandamisel. Samuti mängivad nad olulist rolli ehituses, ehitusmaterjalides, töötlemises, optilistes klaasi- ja ehete töötlemises ning elektroonika- ja elektritööstuses. Kaasaegne tootmine nõuab üha enam teemantvahendeid ja tipptasemel seadmete tootmine sõltub üha enam teemantlõike tööriistade väljatöötamisest. Kiire, ülikiire, ülitäpse ja ülivõimsuse lõikamise ja lihvimise, eriti kõvade, rabedate ja äärmiselt kõvade materjalide töötlemiseks, on nüüd lahutamatud teemantide tööriistadest. Teemantriistu saab liigitada rakenduse järgi, sealhulgas saagimisriistad, lihvimis- ja poleerimisriistad, lõikamisriistad, puurimisriistad ja traadi joonistamise suremine.

 

 

Teemantsaagi tööriistad liigitatakse kuju järgi, sealhulgas teemant ümmarguse sae labad, teemant jõugu saed, teemanttraadi saed, teemanttraadi saed ja teemantiaugu saed. Diamond -ringikujulised saeterad on praegu kõige levinumad saemari tööriista kivi- ja ehitustööstuses, mida kasutatakse laialdaselt selliste toodete lõikamiseks nagu graniit, marmor, keraamika ja betoon. Rohelise tootmise kontekstis arenevad Diamond Circular Sae labad mitme teraga kombineeritud saede poole, tüüpilised näited on kombineeritud saed ja jõugu saed. Jõugu saedel on kümneid teemantsaagi labasid, mis on kinnitatud saeraami külge kõrvuti, saavutades mitu korda kõrgema lõikamise efektiivsuse kui tavapärased abrasiivsed saed. Saadud lõiked loovad sujuvalt, isegi ristlõiked, vähendades märkimisväärselt lihvimist ja töökoormust. Teemanttraadi saeid kasutatakse tavaliselt graniidi ja marmori, tugevdatud betooni lõikamiseks või metallkonstruktsioonide lõikamiseks ning nad lähevad järk-järgult üle spetsiaalse kujuga kivi ja tahvlite töötlemisele. Teemanttraadi saed on võimelised kõvade ja rabedate materjalide täpseks kitsaks lõikamiseks, muutes need laialdaselt pooljuhtide ja fotogalvaanilise raku viilutamise korral. Samuti näitavad nad ainulaadseid eeliseid keraamika, kvartsi, puidu ja muude materjalide töötlemisel.

 

Teemant lihvimis- ja poleerimisvahendid on geomeetriliselt kujundatud abrasiivide üldine termin, mis on seotud teemantidega sideaine abil. Diamond abrasiivid pakuvad suurt lihvimisviimistlust, suurt tõhusust, madalaid töötlemiskulusid ja pikka toodet. Tavaliste teemantide lihvimisriistade hulka kuuluvad kettad, lihvimisplokid, lihvimispead, lihvimispulgad, tassid, trummid, rullid, ruudukujulised rattad, freesimisrattad, tangentsiaalsed rattad, rataste lihvimine, pulgade lihvimine ja plokkide lihvimine.

 

Teemantvahendeid iseloomustab äärmiselt kõrge kõvadus ja kulumiskindlus, kõrge elastne moodul, madal hõõrdetegur, madal soojuspaisumiskoefitsient, suurepärane soojusülekanne ja madal adhesioon viljakate metallidega. Teemantvahendeid saab kasutada kõvade ja rabedate mittemetalliliste materjalide (näiteks keraamika, grafiidi ja komposiitmaterjalide) töötlemiseks, samuti raskete mittepühade (näiteks vasesulamite ja alumiiniumsulamite) täpse töötlemise jaoks. Teemantvahendeid on väga erinevates tüüpides, millest igaühel on märkimisväärselt erinev jõudlus, struktuur, ettevalmistusmeetodid ja rakendusalad. Tavaliste teemantide tööriistade hulka kuuluvad teemantpööre tööriistad, teemantide jahvatuslõikurid, teemant igava tööriistad, teemantide broneeringud, teemantpuurharjad ja teemantvormimisriistad.

 

Teemantpuuribitid on täiustatud puurimisriistad, pakkudes suurt puurimise tõhusust, kõrget augu kvaliteeti, minimaalset tööjõu intensiivsust ja madalaid puurimiskulusid. Teemantpuuribitid liigitatakse peamiselt rakendusega, sealhulgas naftapuuribitid, söepuuribitid, geoloogiliste uuringute puuribitid, inseneride uurimise puuribitid, õhukese seina inseneri puurpulk, klaasist puuribitid ja komposiitmaterjali puuribitid.

 

 

 

Teemanttootmistehnoloogia piirangute tõttu on üksikud teemantosakesed suhteliselt väikesed, sageli tarnitakse peenete osakestena või isegi pulbrina. See esitab väljakutseid teemandi rakenduses. Kuna Diamond suudab maatriksi materjali külge kinnitamisel täielikult oma suurepäraseid omadusi täielikult realiseerida, on maatriksiga sidumine selle kasutamiseks ülioluline.

 

Diamond on oma olemuselt enamiku metallidega kokkusobimatu. Füüsiliselt ei ühildu teemantomadused teiste materjalidega ja keemiliselt, metallurgiliselt, need on kokkusobimatud, piirates teemantsidemeid.

 

Diamond -tööstusliku rakenduse algusaegadel oli peamine meetod mehaaniline seadistamine, nagu nähtub sellistes tööriistades nagu teemantpliiatsid ja klaasist lõikurid. Need tööriistad vajavad suure teemantosakesi.

 

Väiksemate teemantosakeste puhul on mehaaniline seadistus peaaegu võimatu, mis põhjustab elektroplaaniga fikseeritud seadistamise meetodeid. Teemantitööriistade elektroplaanimise üldine protsess on järgmine: tööriistade keha töötlemine, mõõtmete kontroll, mehaaniline töötlemine, rasvatamine, marineerimine, isolatsiooni töötlemine, rooste eemaldamine, kuuma ja külma vee pesemine, anoodne söövitus, kuum ja külma veega pesemine, elektroplaadimine, teemantrakendus, paksendamine, paksendamine, paagi puhastamine, vesinik eemaldamine, vesinikkontroll ja viimistlus.

 

Elektropleheeritud teemantidel on madal hoidmistugevus ja madal teemantidega kokkupuude, mis mõjutavad lõikejõudu ja teravust. Praagendatud teemantitööriistad käsitlevad neid puudusi. Varjatud teemantriistad liigitatakse pinnale ja immutatud. Pinnal komplekti tööriistad hõlmavad teemandiga otse substraadi pinnale, samal ajal kui immutatud tööriistad hõlmavad teemandiga muude materjalidega paagutamist komposiidi moodustamiseks. Teemantkomposiidi paagutamine on sisuliselt difusiooniga puurimisprotsess teemandi ja substraadi vahel. Kuumalt pressides teemant ja karbiidi kompaktseks (PDC), muundatakse teemantsidemendiks karbiidsidemeks.

 

 

Teemantmaatriksi (üldiselt tuntud kui tera) paagutamine on ka difusioonide mustandvaraprotsess. Diamonditööriistade jooksemist võib jagada kolme peamise tüüpi: ühekihiline teemanttööriistade mustandvara, teemantterade kõvajoodistega ja PDC komposiitlehtede puuraukumine.

 

Diamonditerade kuum või külm suruv paagutamine on tüüpiline difusiooniprobleem. Teemantterade valmistamise algusaegadel oli madala temperatuuriga metallipulber, mis oli tavaliselt teemandi täiendava kinnitamiseks dikseeriti kõrge temperatuuriga metallipulbriga. Tehnoloogiliste edusammude korral on tekkinud aktiivsed eelnevalt eraldatud pulbrid, mis sisaldavad karbiidi moodustavaid elemente (nagu kroom, titaan, vanaadium ja molübdeen). Difusiooni- või kõvajoodisega puuratvus saavutatakse, reageerides aktiivsele eelnevalt kallojoneeritud pulbrile teemandiga karbiidide moodustamiseks. Karbiidi moodustumine on aeglane, mis tuleneb aktiivsete elementide vastastikusest difusioonist ja migratsioonist eelneva pulbri ja teemandi süsinikuga. See protsess nõuab aatomi difusiooni ja reaktsiooni toimumiseks pikka aega teatud temperatuuril, muutes selle difusiooniprotsessi hõlpsamini saavutamise kuuma vajutamise.

 

Ühekihiliste teemantitööriistade joomine kasutab tavaliselt aktiivset või niklipõhist jooksusäidise metalli. See protsess loob tugevate karbiidi moodustavate elementide või sulamite esinemise kaudu keemilise metallurgilise sideme maatriksi materjali ja teemandi vahel, suurendades puuraudu kihi käepidet teemandil. Ühekihilistel jälitatud tööriistadel on suur protsent paljastatud teemantidest, mis seisavad vastu valamisele, mille tulemuseks on terav lõikamine ja kiibide suurepärane eemaldamine. Teemantide korrapärane paigutus ei taga mitte ainult teemandikihi ratsionaalset jaotust tööriista pinnal, maksimeerides teemandi lõikejõudu, vaid vähendab ka teemantide kasutamist, vähendades tööriistade kulusid ja parandades lõikamise tõhusust.

 

Barzing Diamondi tööriista näpunäited esitavad ainulaadseid väljakutseid. Esiteks on tööriista näpunäited pulbri metallurgiatooted, millel on arvukalt kapillaare. Teiseks on tööriista näpunäited paagutatud, mille tulemuseks on oksiidide olemasolu nii pinnal kui ka sees. Kolmandaks, tööriistade otsa kompositsioonid on erinevad, pannes märkimisväärsed nõudmised puuratsutamismaterjalide ja protsesside osas.

 

Kuna PCD lubatud küttetemperatuur on piiratud (üldiselt soojuskindlad temperatuurid ei ületa 720–780 kraadi), kasutatakse peamiselt hõbedaid jooksemismaterjale. Tavalistel hõbedatel põhinevatel kõvajousmaterjalidel on teemant ja karbiidi jaoks madal soojustakistus ja halb niiske. Praegu on saadaval spetsiaalsed PDC-tööriistade joonestusmaterjalid, mis vastavad PDC-i puuratsutamise nõuetele, parandades kõvajoodistega materjali kõrgtemperatuuri tugevust ja väsimusomadusi ning optimeerides puuraukumisprotsessi.

 

 

 

Pärast 1930. aastaid hakati teemant -ringikujuliste labade valmistamiseks kasutama pulbri metallurgia põhimõtteid. Varased tööriistad paaguti peamiselt teemandist, kõrge sulamisega skeleti metallipulbri, madala sulamisega elementaarse metallipulbri ja täitmismaterjalide eest, kusjuures madala sulatusega metallipulber oli puuratsutamise täitematerjal. Pärast 1960. aastaid arenesid Diamond tööriistad kiiresti ja kasvav arv asutusi hakkas süstemaatiliselt uurima maatriksi pulbreid. Eelkõige eelnevalt eraldatud pulbrilised jooksevad täiteained pälvisid nende difusiooniperioodide omadustele Diamond-tööriistades üha suuremat tähelepanu.

 

Teemantitööriistade kasutamise ajal kaob maatriksi kulumise tõttu märkimisväärne kogus teemanti, mitte teemantide endi kulumise ja rikke tõttu. Selle tulemuseks on suhteliselt madal teemantide kasutamise määr. Selle põhjuseks on asjaolu, et traditsiooniline teemantsegmendi tootmine tugineb teemantide mehaanilisele kapseldamisele maatriksis. Kuna teemandid ei märja metalli maatriksi materjali, siis kui maatriks on teatud kõrgusele kulunud, eralduvad teemandid metallmaatriksist kergesti, vähendades märkimisväärselt teemantriista jõudlust ja eluiga. Teemantkapseldamisvõime parandamine on kõige tõhusam tehniline meede enneaegse teemandi kadumise vältimiseks. Algselt keskendus see lähenemisviis peamiselt haarde parandamisele mehaanilise ekstrusiooni ja kapseldamise kaudu, mis tulenes maatriksipulbri faasimuundustest. Viimase kahe aastakümne jooksul on intensiivistunud aktiivse eelnevalt eraldatud pulbrite keemilise metallurgilise sidumise uurimine.

 

Tugevate karbiidi moodustavate elementide lisamine nagu nikkel, titaan, tsirkoonium, vanaadium, kroom, molübdeen ja volfram eelnevalt eraldatud pulbridele, parandab sulami niisutamisvõimalust teemandist ja difusiooniga puuraukumise kaudu saidi ajal, tugevdab keemilist sidet maatriksi ja diandi vahel. See suurendab lihvimise ajal teemandi serva kõrgust, parandades lõike efektiivsust ja teemantide kasutamist. Lisaks suurendab eelnevalt eraldatud pulber, mis toimib puuraukumismetallina, teemantide lõikamisbittide stabiilsust ja konsistentsi. Uute joonestusmaterjalide ja tehnoloogiate riiklik võtmelabor on süstemaatiliselt uurinud pulbristatud pulbristamismetalle, mis põhineb pulbri difusiooniga kõvajoodistega mehhanismil, arendades seeria hõbe- ja vasepulbripulbripulbrilementidega metalle, sealhulgas FBAG625, FBAG737, FBCU14, FBCU17, FBCU18.

Kuna eelnevalt eraldatud pulbrite sulamistemperatuurivahemik sobib teemantitööriistade bittide paagutu temperatuuriga, on kuum pressimine ja paagutamine difusiooniprobleemid, samas kui külm pressimine ja paagutamine on mööduvad vedeliku faasi difusioonide mustriraviprotsessid. Nii kuuma kui ka külma pressimisprotsessid võimaldavad mõõdukatel temperatuuridel niisutavaid reaktsioone kõrgsulamispunkti elementide ja teemandi vahel.

 

Reaktiivseid eelnevaid pulbreid, mis asendavad elementaarseid metallipulbreid, kasutatakse immutatud teemantkomposiitide kõvajoodistega paagutamises, käsitledes tehnilisi kitsaskohti nagu teemanttööriista maatriksi pulbri ebaühtlane segunemine, madalama sukeldumispunktiga eltogeerimise eltidega, mis on kõrge sulandumispunktiga elementide nõrk interaktsioon, mis on kõrge sulanduvaputusega seotud elementide kadumine, mis on kõrgel viisil. komponendid ja ebastabiilne sidumistugevus. Maatriksi mehaaniline hoidmisefekt teemandikesile on optimeeritud sise-/puuraugade komposiitühenduseks, mis parandab teemanttera kõrgust ja teravust. Kui lõikate graniidi teraga valmistatud teraga pulbriga, mille on välja töötanud uute puurimismaterjalide ja tehnoloogiate riikliku võtmelabori, saab lõikamiskiirust suurendada 1,5 kuni 2 korda ja saetera eluiga saab pikendada 1,2–1,6 korda.

 

 

Ühekihiliste teemantriistade otsest kaitseriietust kasutatakse peamiselt lihvimisrattapliiatite, mõõteriistade, kivitööriistade, vääriskivi või klaasist graveerimise tööriistade ning teemant lihvimisrataste, teemant jahvatavate rataste ja teemantfailide valmistamisel. Pööramisprotsess saavutab metallurgilise sideme teemandi, puurativäite metalli ja metallisubstraadi vahel, mille tulemuseks on kõrge sideme tugevus. Teemandi servakõrgus on märkimisväärselt suurem kui see, mis on saavutatud elektroplaadiga. Selle tulemusel on jälitatud ühekihilised teemantriistad teravad, suure kiipi kliirens, on kasutamise ajal ummistumisele vähem vastuvõtlikud ja saavutavad suure teemantharja kasutamise.

 

Enamikul kõvajoodistega täiteainemetallisulamitel on raskusi teemandi niisutamisega ning teemant on vastuvõtlik graafilisele ja oksüdatsioonile kõrgel temperatuuril. Teemandi grafitiseerimise üleminekutemperatuuri tõttu ei tohiks puuraukumise temperatuur ületada 1050 kraadi, isegi vaakumkeskkonnas. Diamond Brazing on piiratud valikuga drasseerivate täitemetallide valik. Valitud täiteainemetall peab tagama hea niisutamise teemandiga ja moodustama sellega keemilise ja metallurgilise sideme. See peab säilitama ka teravuse ja vältima liigset korrosiooni. Lisaks peavad täitemetalli kulumisomadused olema töötava materjaliga ühilduvad, et tagada rombivahendite optimaalne kokkupuude ja pikk kasutusaja.

 

Karbiidi moodustavad elemendid nagu titaan, tsirkoonium, kroom ja vanaadiumi märg teemant kaev, kuid nende sulamistemperatuur on liiga kõrge, põhjustades teemandi tugevalt graafimist kõrgetel temperatuuridel. Koobalt, rauda ja alumiinium tõhusalt märg teemant vedelas, kuid need on tugevalt söövitavad oma niiske temperatuurivahemikus. Praegu kasutatakse teemant niisketavuse parandamiseks ja soojuskahjustuste vähendamiseks kahte ühist protsessi. Üks hõlmab tavapärastele kõvajoodistega sulamitele aktiivsete elementide lisamist, et parandada nende niisutatavust ja afiinsust teemandi suhtes. Teine hõlmab teemandipinna kattumist metalliga. Kõrge sulamispunktiga jooksus sulamitega joomisel kaitseb pinnametall tõhusalt teemanti, minimeerides termilisi kahjustusi ja parandades selle niisketavust.

 

Kaks peamist tüüpi uusi jooksevaid sulameid luuakse, lisades tavapärastele kõvajoodistega sulamitele aktiivsed elemendid: vasepõhised ja hõbedased jooksussulamid nagu AG-CU, Cu-SN ja NI-CR. AG-CU ja Cu-SN madala sulamise punktiarvestuse sulamid on peamiselt loodud teemandi termiliste kahjustuste minimeerimiseks, kuid sellest tulenev pures tööriist on nõrk, muutes agressiivse lihvimise saavutamise keeruliseks. NI-CR-sulamitega joondatud teemanttööriistadel on suurepärane kulumiskindlus ja kõrgtemperatuuriga vastupidavus.

Ühekristallide või ühekihiliste teemantriistade puuraugistamise protsessid hõlmavad vaakum-ahjude kõvajoodisi, laser- ja varjestatud gaasi kõrgsagedusega induktsiooni. Vaakum -ahjus kõvajoodistega puuratsutamisel on kõrge tootmise efektiivsus ja ühtlane kuumutamine ning see võib keevitada keerukate konstruktsioonide ja suurte suurustega toorikuid. Laserijooksustamine kasutab keevituskuju allikana laserkiire. Keevitamise ajal kuumutatakse toorikut kiiresti kohapeal ja teemant püsib lühikese aja jooksul kõrgtemperatuurilises olekus, mis võib teemandi tõhusalt takistada graafimist. Gaasivarustatud kõrgsagedusega induktsioon Brazing kasutab substraadi ja kõvajoodistega sulamit samal ajal kõrgsagedusliku induktsiooni. Sellel on kõrge küttetemperatuur, kiire kuumutamiskiirus ja seda on lihtne temperatuuri juhtida. See võib ka kohapeal soojendada ja seda on lihtne automaatse juhtimise saavutamiseks.

 

Selles artiklis käsitletakse kõvajooditud teemantide tööriistades kasutatavate puuratsutamistehnoloogia põhimõtteid, puuratsutamistehnoloogia väljatöötamist ning puurimismaterjalide, protsesside ja seadmete kohta teavet. Samuti pakutakse ette Diamonditööriistade tööstuses puuraukumistehnoloogia tulevase suuna.

 

(See jälitatud džitsioonitud teemandiga tagatud sametist poleerimispadja ühendab tõhusalt puuraukumisprotsessi painduva teemandi poleerimispadja tehnoloogiaga. Muudab terava ja kulutõhusama lihvimise.)

 

 

Selle artikli sisu:

• 1. teemant tööriistad ja nende klassifikatsioon
• 2. teemantühenduste vormid
• 3
• 4. Difusioon Barzing Diamond Matrixi paagutamise ajal
• 5.
• 6. teemantsegmentide kõvajoodisega maatriksisse
• 7
• 8. Diamonditööriistade puuratsutamise seadmed ja protsessid
• 9
• 10. Järeldus

Piiratud ruumi tõttu jaguneb see veebisait teie viitamiseks kaheks osaks.

 

Diamonditööriistade teadmiste punktid (2. osa)