נקודות ידע של כלי יהלום בהולחת (חלק 2)

מילות מפתח: יהלום, כלי יהלום, חומרי הלחמה, טכנולוגיית הלחמה, יישום טכנולוגיית הלחמה בכלי יהלום

 

במאמר הקודם, בדקנו את היישום של טכנולוגיית ההולחת בכלי יהלום. בואו נמשיך עם המאמר הבא.

המאמר הקודם מכסה:

1. כלי יהלום וסיווגים שלהם

2. צורות של חיבורי יהלום

3. יישומים של טכנולוגיית הלחמה בכלי יהלום

4. הלחית דיפוזיה במהלך מטריצת היהלום סינטרס

5. הלחמת כלי יהלום בשכבה יחידה

 

מאמר זה מכסה:

6. הלחמת קטעי יהלום למטריקס

7. הלחמת מרוכבים יהלומים

8. כלי יהלום ציוד ותהליכים

9. מגמות פיתוח בהולחת כלי יהלומים

10. מסקנה

 

 

כלי יהלום מיוצרים לרוב על ידי הלחמת קצות יהלומים ומצעים שלהם. הלחמה היא השיטה העיקרית המשמשת בכלי ניסור, חיתוך, טחינה וקידוח יומיומי. בעוד שכלים אלה מגיעים במגוון צורות, המשותף טמון בהולחת מרוכבים נקבוביים ומורכבים העשויים מתכות אבקה לפלדת סגסוגת.

 

כלי יהלום פועלים בתנאים קשים, הפועלים לעתים קרובות במהירויות גבוהות, תחת רטט ובטמפרטורות גבוהות. לפיכך, טיפים של כלי יהלומים הוא מאתגר. כדי לשפר את היעילות של כלי היהלום, הדרישות לחיתוך מהירות וקצב ההזנה הולכות וגוברות כל הזמן, מה שבתורו דורש כלי יהלום כדי להחזיק חוזק מפרק גבוה יותר. בגישה הטכנית לשיפור חוזק המפרק של האומץ, חומר ההולחת ותהליך ההולחת משלימים ומחזקים זה את זה; בגישה הטכנית לשיפור יעילות ההולחת, תהליך ההולחת וציוד ההולחת תומכים ומחזקים זה את זה.

 

טמפרטורת ההיתוך של מתכת המילוי ההולחת קשורה קשר הדוק לסינון קצה הכלי ויש לבחור אותה על בסיס טמפרטורת הסינון. יש לקחת בחשבון גם את חוזק מתכת המילוי המתכת לאור תנאי ההפעלה של הכלי. בעת הלחמת טיפים לכלי יהלום למצעי כלים, על חומר ההולחה לעמוד בדרישות הבאות: טמפרטורת ההיתוך של חומר ההולחת צריכה להיות מתחת ל 850 מעלות, רצוי נמוך ככל האפשר; על חומר ההלכה להיות רטיבות טובה ותכונות זרימה מתונות הן למטריצת קצה הכלי היהלום והן למצע הכלים; על חומר ההלכה להציג גם עמידות ויציבות עייפות טובה, המסוגל לעמוד בטמפרטורות גבוהות חולפות של 300-400 מעלות; ותהליך ההולחת צריך להיות פשוט לתפעול, תוך שימוש בהתחיה אינדוקציה קונבנציונאלית או הלחמת להבה.

 

תהליך ההולחה משפיע בעיקר על התכונות המכניות של המפרקים המופעלים על כלי היהלום, כולל עובי גיליון הלחמה, טיפול לפני הרצועה, זמן חימום, קצב חימום, זמן אחיזה וטיפול לאחר הרצועה. גורמים אלה קובעים רטיבות, נקבוביות, קצב הכללה, עובי תפר של Braze ולחץ שיורי באזור הנגוע בחום (HAZ).

 

עובי גיליון ההולחה משפיע על עובי התפר של הבריזה, אשר בתורו משפיע על חוזק הגזירה ועל עוצמת העייפות של המפרק המופעל. מחקרים ניסיוניים הראו כי כאשר מתחים כלי יהלום המשתמשים באותו הרכב מתכת מילוי ותהליך הלחמה, הביצועים הכוללים של מפרק הבריזה הם הטובים ביותר כאשר עובי המתכת המילוי הוא בין 0.20 ל 0.28 מ"מ (עובי המתכת המילוי ניתן להפחית ל 0.15 מ"מ במהלך ההסתגלות מחדש). עובי מתכת מילוי קטן יותר מביא להרטבה מספקת של הממשק בין קצה הכלי לבסיס הכלים, וכתוצאה מכך יעילות הלחמה לקויה וחוזק המפרק הנמוך יותר. יתר על כן, במהלך תהליך ההולחה, אלמנטים כמו פח, עופרת, אלומיניום, ברזל, טונגסטן וטיטניום בקצה הכלי מתפזרים ומתמוססים לריתוך, להתפרעות של מבנה המפרק ולחוזק המפרק המופחת. עובי מתכת מילוי מוגזם יכול להוביל בקלות לנקבוביות במפרק, להפחית את שטח ההולחה היעיל ולהוריד את חוזק הגזירה.

 

היווצרות מפרק המתכת המילוי קשורה קשר הדוק לכל תהליך החימום. גורמים כמו קצב חימום, טמפרטורת הלחמה, זמן ההחזקה וקצב הקירור יכולים להשפיע על הרטיבות ועל נקבוביות המפרק המופעל, ובכך לשנות את התכונות המכניות של המפרק. במהלך הייצור, שיעורי חימום גבוהים יותר משמשים לרוב לשיפור היעילות. עם זאת, שיעורי חימום גבוהים מדי יכולים לגרום ללחצים שיוריים גדולים יותר במפרק, ומשפיעים על התכונות המכניות של הריתוך. מההבדלים המשמעותיים במקדמי ההתרחבות הליניארית של המרכיבים השונים בטיפים ליהלומים-לדוגמא, טונגסטן קרביד, טונגסטן וכרום הם בעלי מקדמי התרחבות ליניאריים נמוכים, ואילו אבץ, עופרת, פח, מנגן, וקובלטים בעלי תפשטות מתרחבת בעלת יחידה גבוהה, חווים מחממים שונים. עם זאת, שיעורי החימום האיטיים באופן מוגזם לא רק מפחיתים את יעילות הייצור אלא גם מחמירים את החמצון של המתכת הלחמה, ומשפיעים לרעה על מפרק כלי היהלום. ניתן להשתמש בתהליך חימום דו-שלבי כדי להתמודד עם אתגר קצב החימום הזה: תחילה חימום של חומר העבודה ל -400-500 מעלות, להחזיק את הטמפרטורה לתקופה מוגדרת ואז להמשיך לחמם את תהליך ההולחת. לטמפרטורת ההולחה יש השפעה משמעותית על התכונות המכניות של המפרק. טמפרטורות הלחמה גבוהות מדי גורמות לאבץ במתכת המילוי הלחמה להתאדות, וכתוצאה מכך נקבוביות. יתר על כן, מתכת המילוי חשופה לחמצון, מייצרת תכלילי סיגים והחלשת חוזק המפרק. טמפרטורות הלחמה נמוכות מדי מפחיתות את נזילות המתכת של המילוי, מה שהופך את תכלילי הסיגים ליותר סבירים, מה שמוביל לריתוכים שווא ולהחליש את חוזק המפרק.

 

שימוש ברטט בתדר גבוה במהלך ההולחת יכול לשפר את יעילות ההולחת ולהפחית לחץ תרמי שיורי. טכנולוגיית בקרת זרימה מגנטית יכולה לשפר את יעילות האנרגיה, להפחית את צריכת האנרגיה ולשפר את יעילות העבודה.

 

טיפולים טרום ואחרי השבתה משפיעים באופן משמעותי על איכות ההולחת. לפני הריתוך, על משטח ההולחה להיות טחון כדי להסיר את שכבת תחמוצת. הפער בין קצה הכלי לבסיס חייב להיות אחיד לאחר הטחינה. שיטות נפוצות להסרת שכבות תחמוצת פני השטח כוללות טחינה עם מטחנה, תיוק ותזת חול. לאחר ריתוך, יש להתקרר לאט או לבודד את כלי היהלומים כדי למזער את קצב הקירור, מה שמסייע בהפחתת לחץ תרמי שלאחר הרצועה. בייצור, שיטה חסכונית יותר היא להשתמש באסבסט לבידוד. לאחר ריתוך, משטח היצירה שומר לרוב כמות גדולה של סיגים תחמוצת ושטף הלחמה. יש לנקות את אלה באמצעות פיצוץ חול או שיטות אחרות למניעת קורוזיה. לאחר הניקוי יש לבדוק את התפר ההולחת באיכות. תפר מתלח טוב מציג משטח חלק, בהיר ומעוקל ללא נקבוביות או סדקים בולטים.

 

 

 

קומפקט היהלום הפולי -קריסטלי (PDC) הוא גביש מורכב שנוצר על ידי אבקת יהלום סינון וקלסר עם קרביד מלט בטמפרטורה גבוהה ולחץ גבוה. PDC מתגאה ביתרונות כמו עמידות בפני שחיקה גבוהה, מודולוס אלסטי גבוה, קשיות גבוהה, איזוטרופיה ומוליכות תרמית גבוהה יחסית. כלי PDC הפכו לחומר הבחירה בכלים מתקדמים כמו כלי קידוח נפט, קטעי קידוח לכריית פחם וכלי חיתוך דיוק גבוה מהיר. הלחמה היא תהליך מפתח בייצור כלי PDC, והשימוש הנרחב ב- PDC הציב דרישות טכניות גבוהות יותר על טכנולוגיית ההולחות.

 

כלי ה- PDC ההולחות כרוך בעיקרו בהולחת קרביד לגוף הפלדה הכלי. מכיוון שגם קרביד וגם פלדת כלים הם בעלי תכונות הלחמה מצוינות, כלי PDC מציעים מגוון רחב של מתכות מילוי מתכות ותהליכי הלחמה. ניתן להשתמש במתכות מילוי מבוססות כסף או על בסיס נחושת, וניתן להשתמש בשיטות חימום וחימום להבה. הלחמת אינדוקציה בתדירות גבוהה, עם זיהום הסביבה הנמוכה ויעילות הייצור הגבוהה שלה, הפכה לשיטת ההולחה השולטת לכלי PDC ברחבי העולם. בשל הדיוק הגבוה והחוזק הגבוה של כלי PDC, דיוק הלחמה, חוזק התפר של Braze ואיכות תפר של Braze הם סוגיות טכניות קריטיות. כלי PDC יכולים להיכשל בשלוש דרכים עיקריות: ניתוק גיליון PDC מבסיס הכלים; שבר גיליון; ופגיעה בבסיס הכלים. כדי להתייחס לשלושת מצבי הכישלון הללו, מובטחת איכות כלי ה- PDC באמצעות חומרי הרחה אופטימליים ותהליכי הלחמה מתאימים.

 

נכון לעכשיו, מתכות מילוי הסטיה ספציפיות ל- PDC זמינות מסחרית כוללות תוכן כסף גבוה, יחד עם אלמנטים כמו ניקל, מנגן וקובלט. חומרי מילוי אלה מראים רטיבות מצוינת עבור קרביד מלט, חוזק הלחמה גבוה והבדל טמפרטורת פאזה נוזלית מוצקה נשלט בדרך כלל בין 50 מעלות ל 80 מעלות.

 

כדי לטפל בסוגיית הניתוק של הגיליון, מהנדסים מחויבים לשיפור ביצועי חומרי הלחמה, כמו החלפת מתכות מילוי בעלות חוזק גבוה יותר כמו Bag40cuznni, bag45cuzn ו- bag50cuzn. עם זאת, התעלמות מהתהליך ההולחת. בשל האופי השביר של גיליונות מורכבים של PDC, השימוש בחומרי הלחמה ותהליכים עם טמפרטורות נמס גבוהות מדי יכול להוביל לסדקים, סדוק, התפוררות, ולבחינה בסדינים המורכבים. מחקרים הראו כי טמפרטורת ההולחת המותרת עבור גיליונות PDC באיכות גבוהה לא צריכה לעלות על 780-800 מעלות, ואילו זה עבור גיליונות PDC באיכות כללית לא אמור לעלות על 750 מעלות.

 

 

 

בשל המגוון הרחב והמגוון של כלי היהלום, תהליכי ההולחה והציוד המתקבלים הם רבים. הלחמת להבה, הלחמת אמבטיה מלח, הלחמת אינדוקציה, הלחמת התנגדות, הלחמת תנור, הלחמת ואקום, ולייזר הלחם כולם מתמודדים זה עם זה. נכון לעכשיו, הלחמת אינדוקציה והולחת ואקום הם התהליכים הדומיננטיים.

 

הלחמת להבה היא שיטת הלחה מפותחת מוקדמת. הציוד הנדרש פשוט וקל משקל, מקור הגז זמין באופן נרחב ועלות התהליך נמוכה. עם זאת, קשה לשלוט בטמפרטורת החימום שלה והיא הודחה בהדרגה מהשוק המיינסטרימי.

 

הלחמת אמבטיה מלח מציעה חימום מהיר ואחיד, יעילות הרעיה גבוהה ופחות עיוות של המתכת הבסיסית במהלך הלחמה, מה שהופך אותה מתאימה לייצור המוני. עם זאת, הלחמת אמבטיה מלח משאירה כמות גדולה של שטף על חומר העבודה לאחר הריתוך, וכתוצאה מכך כמות גדולה של שפכים וזיהום סביבתי מניקוי לאחר הרמה. יתר על כן, ציוד הלחמת אמבטיה מלח יקר, התהליך מורכב, ומחזור הייצור ארוך. חשוב מכך, המגמה של הייצור הירוק היא שלב את הלחמת הטבילה לכלי יהלומים.

 

הבחיה בתדר גבוה מציעה חימום מהיר ויעילות הרחמה גבוהה; קל לתפעול ועתיר עבודה; וזה יכול ללבוש צורות מורכבות שונות ופיסות עבודה רב-שן. בעת שימוש בהאכלה אוטומטית, הגנת האטמוספרה או בהיבוי אינדוקציה של ואקום, המפרקים מציגים מראה מצוין ואיכות מכוסה. שיטה זו לא רק מציעה עלויות ייצור נמוכות עבור ריתוך יחיד, אלא גם מאפשרת להתעסק מחדש ולשימוש חוזר במצע. עם הגדלת עלויות העבודה בייצור כלי היהלומים והגברת הדרישות לאיכות הרעיה עקבית, הלחמת אינדוקציה אוטומטית הפכה לשיטה העיקרית להולחת כלי ניסור יהלומים. הבחיה אוטומטית של כלי יהלום מאפשרת הפרדת שיניים אוטומטית, זיהוי אוטומטי ואיסוף להבים והזנה אוטומטית של רפידות הלחמה. הוא מציע יתרונות כמו דיוק ריתוך גבוה, מפרקים מוחלטים חזקים וחיי שירות ארוכים. אדם אחד יכול להפעיל מכונות מרובות, ולהפחית משמעותית את עלויות העבודה.

 

הרחת התנגדות משמשת בדרך כלל להולחת מוטות כבוד והיא מייצרת איכות ריתוך מעולה. עם זאת, בגלל הטמפרטורה הכללית הגבוהה של הלהב, הדבר משפיע על חיי היהלום. נכון לעכשיו, רק כמה חברות משתמשות בתהליך זה.

 

הרחת תנור (הלחמת אווירה רציפה) משמשת בעיקר בייצור להבי מסור קטנים וכלי יהלום בצורת מיוחד. בדרך כלל הוא משתמש במימן וחנקן, שנוצר על ידי פירוק אמוניה, כפחתת גזים. החימום הוא איטי ואחיד, וכתוצאה מכך מפרקים אסתטיים נעימים מבחינה אסתטית, איכות אמינה ומשטח חומר עבודה בהיר. הוא גם מתהדר ביעילות ייצור גבוהה ועלויות ריתוך נמוכות, מה שהופך אותו מתאים לייצור המוני.

 

הרחת ואקום, המשתמשת בדרך כלל בחימום קרינה מכבשן התנגדות, מציעה יעילות ייצור גבוהה וחימום אחיד, מה שהופך אותו למתאים לריתוך מורכבים וכלים גדולים יהלומים. נכון לעכשיו, הלחמת ואקום של כלי יהלום בשכבה יחידה נמצאת בשימוש נרחב בייצור כלים לשחזור, גלגלי טחינה, כלי אבן וכלי זכוכית. הלחמת ואקום של כלי יהלום רב שכבתי מחזיקה גם בסיכויים מבטיחים ליישום תעשייתי.

 

בשנים האחרונות, הלחמת לייזר השיגה בהדרגה יישום בייצור כלי יהלום בשכבה יחידה. הלחמת לייזר מחממת את חומר העבודה במהירות, וממזערת את הזמן בו היהלום נשאר בטמפרטורה גבוהה במהלך תהליך הריתוך, ומונע למעשה גרפיטיזציה. יתר על כן, תהליך הלחמת הלייזר משיג סידור מסודר של חלקיקי היהלום, וכתוצאה מכך יעילות חימום גבוהה ובקרת טמפרטורה מדויקת. הוא מסוגל לעודד משטחים מעוקלים מורכבים, מתהדר בדרגה גבוהה של אוטומציה ומציע סביבת עבודה חיובית. ניתן להשתמש בהולחת לייזר כדי לרתך חתיכות עבודה גדולות, מורכבות ומעוצבות באופן לא סדיר תוך הימנעות מהקרבה והשפעות העור הקשורות להולחת אינדוקציה בתדר גבוה.

 

 

 

הלחמת כלי היהלומים הפכה לכיבוש מתמחה, צורכת כמעט 1,000 טונות של חומרי הלחמה מדי שנה ומעסיקים עשרות אלפי אנשים מבית. התעשייה פורחת, ויש חמש מגמות קונצנזוס: אוטומציה, ייצור ירוק, תהליכים משולבים, ייצור איכותי וייצור חסכוני.

 

אוטומציה וייצור ירוק הם מושגים בסיסיים ופרויקטים מרכזיים של תוצרת סין 2025. עלויות העבודה בענף הכלים ליהלומים עולות, ואף מאיימות על התפתחות הענף. הלחה אוטומטית היא צורך בתעשייה נפוצה. כל המוצרים עם נפחי ייצור גדולים נעים לעבר הלחמה אוטומטית. נכון לעכשיו, הלחמה אוטומטית של להבי SAW הופכת לבוגרת יותר ויותר, וציוד הלחמה אוטומטי למוצרים אחרים קרב.

 

ייצור ירוק מקיף הפחתת פליטות, שמירה על חומרים, שיפור יעילות האנרגיה והורדת צריכת האנרגיה. הלחמת כלי היהלומים התקדמה מהירה בהפחתת צריכת החומרים ושימור האנרגיה, אולם ההתקדמות הייתה איטית יותר באימוץ מתכות מילוי הלחמה נטולת קדמיום ומטבע שטף והפחתת השימוש בשטף. כלי יהלום (כמו חתיכות מקדחה, בחירות, להבי מסור וכלי חיתוך) הם מוצרים מתפזרים. מתכת מילוי ההולחת בתוכם מתרוקנת במהלך פעולה רגילה. ניתן לשחרר אלמנטים כמו עופרת וקדמיום במתכת המילוי לאוויר, אדמה ומים, ומזהמים את הסביבה. חלק מהאלמנטים יכולים להילקע על ידי בני אדם, ובכך עלול לפגוע בבריאות האדם.

 

תהליכי הלחיה משולבים, כולל אינדוקציה של להבה, משרעי אינדוקציה והוליחת להבת תנור, מאפשרים הלחמה מהירה, כל המיקום של כלים מורכבים בקנה מידה גדול. זה מקצר את זמן ההולחת, משפר את עמידות הכלים ואת האמינות ומרחיב את חיי הכלים.

 

שיפור איכות דורש חיי עייפות ארוכים יותר למפרקים מכוסים, ופגמים בתפר הבריזה הם גורם מרכזי המשפיע על חיי העייפות. לפיכך, ככל שחיי הכלים העל -סופררד גדלים, יש ביקוש הולך וגובר להפחית ברציפות פגמים בתפר הבריזה ולשפר את איכות המפרקים המופלאים. כאשר חומרי ההולחה והתהליכים מתאימים, ניקיון מתכת מילוי הוא גורם מפתח המשפיע על היווצרות פגמים.

 

כלכלה היא ביקוש נצחי של ענף הייצור. הלחמה נמוכה-כרית, הלחמה מבוססת נחושת, הלחמה מורכבת והלחמה טרומית הם הכיוונים העיקריים לחיסכון בעלויות הלחמה; תהליך הלחמה יעיל וטכנולוגיית הלחמה גבוהה יותר הם דרך נוספת להפחתת עלויות הלחמה.

 

 

(1) כלי יהלום הם מסוגים שונים, וטכנולוגיית ההתחיה היא טכנולוגיית מפתח בייצור כלים שונים.

(2) לטכנולוגיית ההולחת ארבעה יישומים עיקריים בייצור כלים ליהלומים: הלחמת דיפוזיה בסינון ראש החותך, הלחמת ראש חותך, הלחמת כלי יהלום בשכבה אחת, והולחת כלי PDC.

(3) אבקה סגסוגת מראש היא דרך יעילה לשפר את הביצועים המקיפים של ראשי חותך היהלומים. אבקה פעילה מראש סגסוגת יכולה לשפר באופן סינרגטי את החדות ואת חיי השירות של כלי היהלום.

(4) טכנולוגיית המפתח להולחת ראשי חותך יהלומים היא מתכת מילוי מתכת בהתאמה אישית ותהליך הלחמה יעיל. טכנולוגיית המפתח להולחת כלי PDC היא מתכת מילוי תאורה באיכות גבוהה. טכנולוגיית המפתח להולחת כלי יהלום בשכבה יחידה היא ציוד ומתכת מילוי.

(5) הלחמת כלי היהלומים מתפתחת לקראת אוטומציה, ירוק, שילוב תהליכים, שיפור איכות וכלכלה.