(1) Kõvajoodise omadused. Grafiidi ja teemantide polükristallilise kõvajoodisega seotud probleemid on väga sarnased keraamiliste kõvajoodistega. Võrreldes metalliga on grafiiti ja teemantide polükristallilist jootet raske niisutada ning selle soojuspaisumistegur erineb oluliselt üldistest konstruktsioonimaterjalidest. Mõlemad kuumutatakse otse õhus ja oksüdeerumine või karboniseerumine toimub temperatuuril üle 400 ℃. Seetõttu tuleks kasutada vaakumjootmist ja vaakumi aste ei tohiks olla väiksem kui 10-1pa. Kuna mõlema tugevus ei ole suur, võivad jootmise ajal tekkivate termiliste pingete korral tekkida praod. Püüdke valida madala soojuspaisumisteguriga kõvajoodise lisandmetall ja kontrollige rangelt jahutuskiirust. Kuna selliste materjalide pinda ei ole tavaliste kõvajoodisega täitemetallidega kerge niisutada, saab grafiidi ja teemantpolükristalliliste materjalide pinnale enne kõvajoodisega töötlemist pinna modifitseerimise (vaakumkatmine, ioonpihustamine, plasmapihustamine ja muud meetodid) abil sadestada 2,5–12,5 μm paksuse W, Mo ja muude elementide kihi, moodustades nendega vastavad karbiidid või kasutada suure aktiivsusega kõvajoodisega täitemetalle.
Grafiidil ja teemandil on palju klasse, mis erinevad osakeste suuruse, tiheduse, puhtuse ja muude aspektide poolest ning millel on erinevad kõvajoodisomadused. Lisaks, kui polükristallilise teemantmaterjali temperatuur ületab 1000 ℃, hakkab polükristallilise kulumissuhe vähenema ja kulumissuhe väheneb temperatuuri ületamisel üle 1200 ℃ enam kui 50%. Seetõttu tuleb teemantide vaakumkõvajoodisjootmise ajal hoida kõvajoodistemperatuuri alla 1200 ℃ ja vaakumi aste ei tohi olla väiksem kui 5 × 10-2Pa.
(2) Kõvajoodise lisametalli valik põhineb peamiselt kasutusel ja pinnatöötlusel. Kuumuskindla materjalina tuleks valida kõrge kõvajoodistemperatuuri ja hea kuumakindlusega kõvajoodismetalli; keemiliselt korrosioonikindlate materjalide puhul tuleks valida madala kõvajoodistemperatuuri ja hea korrosioonikindlusega kõvajoodismetalli. Grafiidi pinnametalliseerimise järgseks töötlemiseks võib kasutada puhast vaskjoodist, millel on kõrge venivus ja hea korrosioonikindlus. Hõbeda- ja vasepõhised aktiivjoodised on grafiidi ja teemandi suhtes hästi märguvad ja voolavad, kuid kõvajoodise töötemperatuuri on raske ületada 400 ℃. Grafiitkomponentide ja teemanttööriistade puhul, mida kasutatakse temperatuuril 400 ℃ kuni 800 ℃, kasutatakse tavaliselt kulla-, pallaadiumi-, mangaani- või titaanipõhiseid lisametalle. 800 ℃ kuni 1000 ℃ liitekohtade puhul tuleks kasutada nikli- või puuripõhiseid lisametalle. Kui grafiitkomponente kasutatakse temperatuuril üle 1000 ℃, võib kasutada puhtaid metalle (Ni, PD, Ti) või legeeritud metalle, mis sisaldavad molübdeeni, Mo, Ta ja muid elemente, mis võivad süsinikuga karbiide moodustada.
Pinnatöötluseta grafiidi või teemandi puhul saab tabelis 16 loetletud aktiivseid täitemetalle kasutada otseseks kõvajoodisjootmiseks. Enamik neist täitemetallidest on titaanipõhised binaarsed või ternaarsed sulamid. Puhas titaan reageerib grafiidiga tugevalt, moodustades väga paksu karbiidikihi, ja selle lineaarpaisumistegur erineb grafiidist üsna palju, tekitades kergesti pragusid, mistõttu seda ei saa jootisena kasutada. Cr ja Ni lisamine Ti-le võib alandada sulamistemperatuuri ja parandada keraamika märguvust. Ti on ternaarne sulam, mis koosneb peamiselt Ti-Zr-ist, millele on lisatud TA-d, Nb-d ja muid elemente. Sellel on madal lineaarpaisumistegur, mis võib vähendada kõvajoodispingeid. Peamiselt Ti-Cu-st koosnev ternaarne sulam sobib grafiidi ja terase kõvajoodisjootmiseks ning vuugil on kõrge korrosioonikindlus.
Tabel 16. grafiidi ja teemantide otseseks kõvajoodisjootmiseks mõeldud lisandmetallid
(3) Kõvajoodisprotsess Grafiidi kõvajoodismeetodid võib jagada kahte kategooriasse: kõvajoodis pärast pinna metalliseerimist ja kõvajoodis ilma pinnatöötluseta. Olenemata kasutatavast meetodist tuleb keevisõmblust enne kokkupanekut eeltöödelda ja grafiidimaterjalide pinnasaasteained puhastada alkoholi või atsetooniga. Pinna metalliseerimise korral kantakse grafiidi pinnale plasmapihustamise teel Ni, Cu või Ti, Zr või molübdeendisilitsiidi kiht ning seejärel kasutatakse kõvajoodiseks vasepõhist või hõbedapõhist täitemetalli. Otsene kõvajoodis aktiivjoodisega on praegu kõige laialdasemalt kasutatav meetod. Kõvajoodistemperatuuri saab valida vastavalt tabelis 16 esitatud joodisele. Joodise saab kinnitada jooteühenduse keskele või ühe otsa lähedale. Suure soojuspaisumisteguriga metalliga kõvajoodistamisel saab vahepealse puhverkihina kasutada teatud paksusega Mo või Ti. Üleminekukiht võib kõvajoodiskuumutamise ajal tekitada plastset deformatsiooni, neelata termilist pinget ja vältida grafiidi pragunemist. Näiteks kasutatakse grafiidi ja hastelloyni komponentide vaakumjootmisel üleminekuliitena Mo-d. Kasutatakse B-pd60ni35cr5 joodist, millel on hea vastupidavus sulasoola korrosioonile ja kiirgusele. Jootmistemperatuur on 1260 ℃ ja temperatuuri hoitakse 10 minutit.
Looduslikku teemanti saab otse kõvajoodisega joota b-ag68.8cu16.7ti4.5, b-ag66cu26ti8 ja muude aktiivsete joodistega. Kõvajoodisega jootmine tuleb läbi viia vaakumis või madala argoonisisaldusega kaitstuna. Kõvajoodistemperatuur ei tohiks ületada 850 ℃ ja tuleks valida kiirem kuumutuskiirus. Kõvajoodistemperatuuril hoidmise aeg ei tohiks olla liiga pikk (tavaliselt umbes 10 sekundit), et vältida pideva tikkihi teket liidesel. Teemanti ja legeerterase kõvajoodisega jootmisel tuleks üleminekuks lisada plastkiht või madala paisumisega sulamkiht, et vältida teemantterade kahjustumist liigse termilise pinge tõttu. Ülitäpseks töötlemiseks mõeldud treimis- või puurimistööriist valmistatakse kõvajoodisega jootmise teel, mille käigus kõvajoodisega terasele jooditakse 20–100 mg väikestest teemantosakestest ja kõvajoodisühenduse tugevus ulatub 200–250 MPa-ni.
Polükristallilist teemanti saab kõvajoota leegi, kõrgsageduse või vaakumi abil. Teemantketassae metalli või kivi lõikamiseks tuleks kasutada kõrgsageduslikku või leegiga kõvajoodisjootmist. Aktiivjootmiseks tuleks valida madala sulamistemperatuuriga AgCuTi lisandmetall. Kõvajootmise temperatuur tuleks hoida alla 850 ℃, kuumutamisaeg ei tohiks olla liiga pikk ja jahutuskiirus peaks olema aeglane. Nafta- ja geoloogilises puurimises kasutatavatel polükristalliliste teemantkruvidel on halvad töötingimused ja need taluvad suuri löögikoormusi. Vaakumkõvajootmise vahekihina võib valida niklipõhise kõvajootmise lisandmetalli ja kasutada puhast vaskfooliumi. Näiteks lõikehammaste moodustamiseks kõvajoodetakse 350–400 kapslit Ф 4,5–4,5 mm sammaskujulist polükristallilist teemanti 35CrMo või 40CrNiMo terase perforatsiooni. Vaakumkõvajoodisega jootmine on vastu võetud ja vaakumi aste on vähemalt 5 × 10-2Pa, kõvajoodistemperatuur on 1020 ± 5 ℃, hoidmisaeg on 20 ± 2 minutit ja kõvajoodisühenduse nihketugevus on suurem kui 200 mpa.
Kõvajoodisega keevitamise ajal tuleks keevisliite omakaalu võimalikult palju kasutada kokkupanekul ja positsioneerimisel, et metalldetail suruks ülemises osas grafiidi või polükristallilist materjali. Positsioneerimiseks kinnitusvahendi kasutamisel peaks kinnitusvahendi materjal olema materjal, mille soojuspaisumistegur on sarnane keevisliite omaga.
Postituse aeg: 13. juuni 2022