(1) Juotosominaisuudet Grafiitti- ja timanttipolykiteisten materiaalien juottamiseen liittyvät ongelmat ovat hyvin samankaltaisia kuin keraamisessa juottamisessa. Grafiitti- ja timanttipolykiteisten materiaalien kostutus on metalliin verrattuna vaikeaa, ja sen lämpölaajenemiskerroin on hyvin erilainen kuin yleisten rakennemateriaalien. Nämä kaksi kuumennetaan suoraan ilmassa, ja hapettuminen tai hiiltyminen tapahtuu, kun lämpötila ylittää 400 ℃. Siksi on käytettävä tyhjiöjuottoa, eikä tyhjiöasteen tulisi olla alle 10-1pa. Koska molempien lujuus ei ole korkea, jos juottamisen aikana esiintyy lämpöjännitystä, voi esiintyä halkeamia. Yritä valita juotoslisäaine, jolla on alhainen lämpölaajenemiskerroin, ja valvo jäähdytysnopeutta tarkasti. Koska tällaisten materiaalien pintaa ei ole helppo kostuttaa tavallisilla juotoslisäaineilla, grafiitti- ja timantti-monikiteisten materiaalien pinnalle voidaan ennen juottamista kerrostaa 2,5–12,5 μm:n paksuinen W-, Mo- ja muiden alkuaineiden kerros pinnanmuokkauksella (tyhjiöpinnoitus, ioniruiskutus, plasmaruiskutus ja muut menetelmät) ja muodostaa niistä vastaavia karbideja, tai voidaan käyttää korkea-aktiivisia juotoslisäaineita.
Grafiitilla ja timantilla on useita laatuluokkia, jotka eroavat toisistaan hiukkaskoon, tiheyden, puhtauden ja muiden ominaisuuksien suhteen, ja niillä on erilaiset juotosominaisuudet. Lisäksi, jos polykiteisen timanttimateriaalin lämpötila ylittää 1000 ℃, polykiteisen kulumissuhde alkaa laskea, ja kulumissuhde pienenee yli 50 %, kun lämpötila ylittää 1200 ℃. Siksi timantin tyhjiöjuottamisessa juotoslämpötilan on oltava alle 1200 ℃, ja tyhjiöasteen on oltava vähintään 5 × 10-2Pa.
(2) Juotoslisäaineen valinta perustuu pääasiassa käyttöön ja pinnan käsittelyyn. Lämmönkestävänä materiaalina on valittava korkean juottolämpötilan ja hyvän lämmönkestävyyden omaava juotoslisäaine. Kemiallisesti korroosiota kestäviksi materiaaleiksi valitaan matalan juottolämpötilan ja hyvän korroosionkestävyyden omaavia juotoslisäaineita. Pintametallointikäsittelyn jälkeisenä grafiittina voidaan käyttää puhdasta kuparijuotetta, jolla on korkea sitkeys ja hyvä korroosionkestävyys. Hopea- ja kuparipohjaisilla aktiivijuotteilla on hyvä kostuvuus ja juoksevuus grafiitin ja timantin kanssa, mutta juotetun liitoksen käyttölämpötilaa on vaikea ylittää 400 ℃. Grafiittikomponenteissa ja timanttityökaluissa, joita käytetään 400 ℃:n ja 800 ℃:n välillä, käytetään yleensä kulta-, palladium-, mangaani- tai titaanipohjaisia lisäaineita. 800 ℃:n ja 1000 ℃:n välillä käytettävissä liitoksissa on käytettävä nikkelipohjaisia tai porauspohjaisia lisäaineita. Kun grafiittikomponentteja käytetään yli 1000 ℃:n lämpötilassa, voidaan käyttää puhtaita metallisia lisäaineita (Ni, PD, Ti) tai molybdeeniä, molybdeeniä, taania ja muita hiilen kanssa karbideja muodostavia alkuaineita sisältäviä seoslisäaineita.
Pintakäsittelyttömän grafiitin tai timantin suorajuottamiseen voidaan käyttää taulukossa 16 lueteltuja aktiivisia lisäaineita. Useimmat näistä lisäaineista ovat titaanipohjaisia binaarisia tai kolmikomponenttisia seoksia. Puhdas titaani reagoi voimakkaasti grafiitin kanssa, mikä voi muodostaa erittäin paksun karbidikerroksen, ja sen lineaarinen laajenemiskerroin on aivan erilainen kuin grafiitilla, joka aiheuttaa helposti halkeamia, joten sitä ei voida käyttää juotteena. Cr:n ja Ni:n lisääminen titaaniin voi alentaa sulamispistettä ja parantaa kostuvuutta keraamien kanssa. Ti on kolmikomponenttinen seos, joka koostuu pääasiassa Ti Zr:stä, johon on lisätty tertamiinia, nikkeliä ja muita alkuaineita. Sen lineaarinen laajenemiskerroin on alhainen, mikä voi vähentää juotosjännitystä. Pääasiassa Ti Cu:sta koostuva kolmikomponenttinen seos soveltuu grafiitin ja teräksen juottamiseen, ja liitoksella on korkea korroosionkestävyys.
Taulukko 16 juotoslisäaineet grafiitin ja timantin suorajuottamiseen
(3) Juotosprosessi Grafiitin juotosmenetelmät voidaan jakaa kahteen luokkaan: juottaminen pintametalloinnin jälkeen ja juottaminen ilman pintakäsittelyä. Riippumatta siitä, kumpaa menetelmää käytetään, hitsaus on esikäsiteltävä ennen kokoonpanoa ja grafiittimateriaalien pintaepäpuhtaudet on pyyhittävä puhtaaksi alkoholilla tai asetonilla. Pintametallointijuottamisessa grafiitin pinnalle levitetään plasmaruiskutuksella Ni-, Cu- tai Ti-, Zr- tai molybdeenidisilisidikerros, ja juottamiseen käytetään sitten kuparipohjaista tai hopeapohjaista lisäainemetallia. Suora juottaminen aktiivijuotteilla on tällä hetkellä yleisimmin käytetty menetelmä. Juotoslämpötila voidaan valita taulukossa 16 esitetyn juotteen mukaan. Juotos voidaan kiinnittää juotetun liitoksen keskelle tai lähelle toista päätä. Juotettaessa metallilla, jolla on suuri lämpölaajenemiskerroin, tietyn paksuista Mo- tai Ti-juotosta voidaan käyttää välikerroksena. Siirtymäkerros voi aiheuttaa plastista muodonmuutosta juotoskuumennuksen aikana, absorboida lämpöjännitystä ja estää grafiitin halkeilua. Esimerkiksi molybdeeniä käytetään siirtymäliitoksena grafiitti- ja hastelloyn-komponenttien tyhjiöjuottamisessa. Käytetään B-pd60ni35cr5-juotetta, jolla on hyvä suolasulakorroosion ja säteilyn kestävyys. Juotoslämpötila on 1260 ℃ ja lämpötila pidetään yllä 10 minuuttia.
Luonnontimantteja voidaan juottaa suoraan b-ag68.8cu16.7ti4.5-, b-ag66cu26ti8- ja muilla aktiivisilla juotteilla. Juottaminen on suoritettava tyhjiössä tai matalan argonpitoisuuden suojassa. Juotoslämpötilan ei tulisi ylittää 850 ℃, ja tulisi valita nopeampi lämmitysnopeus. Juotoslämpötilan pitoajan ei tulisi olla liian pitkä (yleensä noin 10 sekuntia), jotta vältetään jatkuvan tic-kerroksen muodostuminen rajapintaan. Timantin ja seosteräksen juottamisessa tulisi lisätä muovinen välikerros tai vähän laajeneva seoskerros siirtymää varten, jotta timanttirakeet eivät vaurioituisi liiallisen lämpöjännityksen vuoksi. Erittäin tarkkaan työstöön tarkoitettu sorvaus- tai poraustyökalu valmistetaan juottamalla teräsrunkoon 20–100 mg pienhiukkasista timanttia, ja juotosliitoksen lujuus on 200–250 mpa.
Polykiteistä timanttia voidaan juottaa liekillä, korkeataajuudella tai tyhjiössä. Timanttipyörösahanterän leikkaamiseen metallia tai kiveä varten on käytettävä korkeataajuista juottamista tai liekkijuottamista. AgCuTi-aktiivijuottolisäaineena on valittava matalan sulamispisteen omaava metalli. Juottolämpötilan on oltava alle 850 ℃, lämmitysajan ei saa olla liian pitkä ja jäähdytysnopeuden on oltava hidas. Öljy- ja geologisessa porauksessa käytettävillä polykiteisillä timanttiterillä on huonot käyttöolosuhteet ja ne kestävät suuria iskukuormia. Tyhjiöjuottamisessa voidaan käyttää nikkelipohjaista juotoslisäainetta ja puhdasta kuparifoliota välikerroksena. Esimerkiksi 350–400 kappaletta 4,5–4,5 mm:n kokoisia pylväsmäisiä polykiteisiä timantteja juotetaan 350–400 kappaletta 4,5–4,5 mm:n kokoisia pylväsmäisiä polykiteisiä timantteja 35CrMo- tai 40CrNiMo-teräksen reikiin leikkuuhampaiden muodostamiseksi. Tyhjiökuottoa käytetään, ja tyhjiöaste on vähintään 5 × 10-2Pa, juotoslämpötila on 1020 ± 5 ℃, pitoaika on 20 ± 2 minuuttia ja juotosliitoksen leikkauslujuus on yli 200 mpa.
Juottamisen aikana hitsausrakenteen omaa painoa on käytettävä kokoonpanossa ja asemointivaiheessa mahdollisimman paljon, jotta metalliosa painaa grafiittia tai polykiteistä materiaalia yläosasta. Kun kiinnitintä käytetään asemointiin, kiinnitysmateriaalin on oltava materiaalia, jonka lämpölaajenemiskerroin on samanlainen kuin hitsausrakenteen.
Julkaisun aika: 13. kesäkuuta 2022