لحیم کاری گرافیت و الماس پلی کریستالی

(1) ویژگی های لحیم کاری مشکلات مربوط به لحیم کاری پلی کریستالی گرافیت و الماس بسیار شبیه به مواردی است که در لحیم کاری سرامیکی مشاهده می شود.در مقایسه با فلز، لحیم کاری برای مرطوب کردن مواد پلی کریستالی گرافیت و الماس دشوار است و ضریب انبساط حرارتی آن با مواد ساختاری عمومی بسیار متفاوت است.این دو به طور مستقیم در هوا گرم می شوند و اکسیداسیون یا کربن شدن زمانی اتفاق می افتد که دما از 400 درجه سانتیگراد فراتر رود.بنابراین، لحیم کاری خلاء باید اتخاذ شود و درجه خلاء نباید کمتر از 10-1pa باشد.از آنجایی که استحکام هر دو زیاد نیست، در صورت وجود تنش حرارتی در هنگام لحیم کاری، ممکن است ترک ایجاد شود.سعی کنید فلز پرکننده لحیم کاری با ضریب انبساط حرارتی پایین را انتخاب کنید و سرعت خنک شدن را به شدت کنترل کنید.از آنجایی که سطح چنین موادی به راحتی توسط فلزات پرکننده لحیم کاری معمولی خیس نمی شود، لایه ای از ضخامت 2.5 تا 12.5 میلی متر W، Mo و سایر عناصر را می توان با اصلاح سطح (پوشش خلاء) روی سطح مواد پلی کریستالی گرافیت و الماس رسوب داد. ، کندوپاش یونی، پاشش پلاسما و روشهای دیگر) قبل از لحیم کاری و تشکیل کاربیدهای مربوطه با آنها و یا از فلزات پرکننده لحیم کاری با فعالیت بالا می توان استفاده کرد.

گرافیت و الماس دارای درجه های زیادی هستند که از نظر اندازه ذرات، چگالی، خلوص و سایر جنبه ها با هم تفاوت دارند و ویژگی های لحیم کاری متفاوتی دارند.علاوه بر این، اگر دمای مواد الماس پلی کریستالی از 1000 ℃ تجاوز کند، نسبت سایش پلی کریستالی شروع به کاهش می کند و نسبت سایش بیش از 50٪ زمانی که دما از 1200 ℃ فراتر می رود، کاهش می یابد.بنابراین، هنگام لحیم کاری الماس با خلاء، دمای لحیم کاری باید زیر 1200 ℃ کنترل شود و درجه خلاء نباید کمتر از 5 × 10-2Pa باشد.

(2) انتخاب فلز پرکننده لحیم کاری عمدتاً بر اساس استفاده و پردازش سطح است.هنگامی که به عنوان یک ماده مقاوم در برابر حرارت استفاده می شود، فلز پرکننده لحیم کاری با دمای لحیم کاری بالا و مقاومت حرارتی خوب باید انتخاب شود.برای مواد مقاوم در برابر خوردگی شیمیایی، فلزات پرکننده لحیم کاری با دمای لحیم کاری پایین و مقاومت در برابر خوردگی خوب انتخاب می شوند.برای گرافیت پس از عملیات متالیزاسیون سطحی، می توان از لحیم کاری مس خالص با شکل پذیری بالا و مقاومت در برابر خوردگی خوب استفاده کرد.لحیم کاری فعال مبتنی بر نقره و مس، ترشوندگی و سیالیت خوبی نسبت به گرافیت و الماس دارند، اما دمای سرویس اتصال لحیم کاری شده به سختی از 400 ℃ تجاوز می کند.برای اجزای گرافیت و ابزارهای الماسی که بین دمای 400 ℃ تا 800 ℃ استفاده می شود، معمولاً از پایه طلا، پایه پالادیوم، پایه منگنز یا فلزات پرکننده پایه تیتانیوم استفاده می شود.برای اتصالات مورد استفاده بین 800 ℃ تا 1000 ℃، باید از فلزات پرکننده مبتنی بر نیکل یا مته استفاده شود.هنگامی که اجزای گرافیتی بالاتر از 1000 ℃ استفاده می شوند، می توان از فلزات پرکننده فلزی خالص (Ni، PD، Ti) یا فلزات پرکننده آلیاژی حاوی مولیبدن، مو، تا و سایر عناصری که می توانند کاربیدهایی را با کربن تشکیل دهند، استفاده کرد.

برای گرافیت یا الماس بدون عملیات سطحی، از فلزات پرکننده فعال جدول 16 می توان برای لحیم کاری مستقیم استفاده کرد.بیشتر این فلزات پرکننده آلیاژهای دوتایی یا سه تایی مبتنی بر تیتانیوم هستند.تیتانیوم خالص به شدت با گرافیت واکنش می دهد که می تواند یک لایه کاربید بسیار ضخیم ایجاد کند و ضریب انبساط خطی آن کاملاً متفاوت از گرافیت است که به راحتی ترک ایجاد می کند بنابراین نمی توان از آن به عنوان لحیم کاری استفاده کرد.افزودن کروم و نیکل به Ti می تواند نقطه ذوب را کاهش داده و ترشوندگی را با سرامیک ها بهبود بخشد.Ti یک آلیاژ سه تایی است که عمدتاً از Ti Zr با افزودن TA، Nb و عناصر دیگر تشکیل شده است.دارای ضریب انبساط خطی پایینی است که می تواند تنش لحیم کاری را کاهش دهد.آلیاژ سه تایی که عمدتاً از Ti Cu تشکیل شده است برای لحیم کاری گرافیت و فولاد مناسب است و اتصال مقاومت به خوردگی بالایی دارد.

جدول 16 لحیم کاری فلزات پرکننده برای لحیم کاری مستقیم گرافیت و الماس

(3) فرآیند لحیم کاری روش های لحیم کاری گرافیت را می توان به دو دسته تقسیم کرد، یکی لحیم کاری پس از فلزسازی سطحی و دیگری لحیم کاری بدون عملیات سطحی.مهم نیست که از کدام روش استفاده می شود، جوش باید قبل از مونتاژ پیش تصفیه شود و آلودگی های سطحی مواد گرافیت باید با الکل یا استون پاک شوند.در صورت لحیم کاری فلزی سطحی، یک لایه از Ni، مس یا یک لایه از Ti، Zr یا دی سیلیسید مولیبدن باید با پاشش پلاسما روی سطح گرافیت آبکاری شود و سپس برای لحیم کاری از پرکننده فلزی بر پایه مس یا پرکننده فلزی مبتنی بر نقره استفاده شود. .لحیم کاری مستقیم با لحیم کاری فعال پرکاربردترین روش در حال حاضر است.درجه حرارت لحیم کاری را می توان با توجه به لحیم کاری ارائه شده در جدول 16 انتخاب کرد.هنگام لحیم کاری با فلزی با ضریب انبساط حرارتی زیاد، می توان از Mo یا Ti با ضخامت معین به عنوان لایه میانی بافر استفاده کرد.لایه انتقال می تواند تغییر شکل پلاستیک را در طول گرمایش لحیم کاری ایجاد کند، تنش حرارتی را جذب کند و از ترک خوردگی گرافیت جلوگیری کند.به عنوان مثال، Mo به عنوان اتصال انتقال برای لحیم کاری خلاء اجزای گرافیت و hastelloyn استفاده می شود.از لحیم کاری B-pd60ni35cr5 با مقاومت خوب در برابر خوردگی نمک مذاب و تشعشع استفاده می شود.دمای لحیم کاری 1260 ℃ است و دما به مدت 10 دقیقه نگه داشته می شود.

الماس طبیعی را می توان مستقیماً با b-ag68.8cu16.7ti4.5، b-ag66cu26ti8 و سایر لحیم کاری های فعال لحیم کاری کرد.لحیم کاری باید تحت خلاء یا حفاظت کم آرگون انجام شود.دمای لحیم کاری نباید از 850 ℃ تجاوز کند و سرعت گرمایش سریعتر باید انتخاب شود.زمان نگهداری در دمای لحیم کاری نباید خیلی طولانی باشد (معمولاً حدود 10 ثانیه) تا از تشکیل یک لایه تیک پیوسته در سطح مشترک جلوگیری شود.هنگام لحیم کاری الماس و فولاد آلیاژی، لایه میانی پلاستیکی یا لایه آلیاژی کم انبساط باید برای انتقال اضافه شود تا از آسیب دانه های الماس ناشی از تنش حرارتی بیش از حد جلوگیری شود.ابزار تراشکاری یا ابزار حفاری برای ماشینکاری فوق العاده دقیق با فرآیند لحیم کاری ساخته می شود که 20 ~ 100 میلی گرم الماس ذرات کوچک را بر روی بدنه فولادی لحیم می کند و قدرت اتصال اتصال لحیم کاری به 200 ~ 250 MPa می رسد.

الماس پلی کریستالی را می توان با شعله، فرکانس بالا یا خلاء لحیم کاری کرد.لحیم کاری با فرکانس بالا یا لحیم کاری شعله ای باید برای برش فلز یا سنگ با تیغه اره مدور الماس استفاده شود.فلز پرکننده فعال لحیم کاری Ag Cu Ti با نقطه ذوب پایین باید انتخاب شود.دمای لحیم کاری باید زیر 850 ℃ کنترل شود، زمان گرمایش نباید خیلی طولانی باشد و سرعت خنک کننده آهسته باید اتخاذ شود.تکه های الماس پلی کریستالی مورد استفاده در حفاری های نفتی و زمین شناسی شرایط کاری بدی دارند و بارهای ضربه ای زیادی را تحمل می کنند.فلز پرکننده لحیم کاری بر پایه نیکل را می توان انتخاب کرد و از فویل مس خالص می توان به عنوان لایه میانی برای لحیم کاری خلاء استفاده کرد.به عنوان مثال، 350 ~ 400 کپسول Ф 4.5 ~ 4.5mm ستونی الماس پلی کریستالی به سوراخ های فولاد 35CrMo یا 40CrNiMo لحیم می شود تا دندان های برش را تشکیل دهند.لحیم کاری خلاء پذیرفته شده است، و درجه خلاء کمتر از 5 × 10-2Pa نیست، دمای لحیم کاری 5 ± 1020 ℃، زمان نگهداری 2 ± 20 دقیقه است، و استحکام برشی اتصال لحیم کاری بیش از 200mpa است.

در طول لحیم کاری، وزن خود جوش باید برای مونتاژ و قرارگیری تا حد امکان استفاده شود تا قسمت فلزی گرافیت یا مواد پلی کریستالی را در قسمت بالایی فشار دهد.هنگام استفاده از فیکسچر برای موقعیت یابی، مواد ثابت باید ماده ای با ضریب انبساط حرارتی مشابه با ضریب جوش باشد.