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          PCD高頻焊接技術研究

          發布時間: 2020-06-09 發布者: 富耐克應用研究中心

          PCD刀具的焊接技術對于其使用具有至關重要的作用。高頻焊是指利用電磁感應原理,使電磁能在釬料和工件中轉化為熱能,將釬料加熱到熔融狀態,然后將工件焊接在一起的焊接方法。高頻焊的優點是能快速加熱,可以保證工件的尺寸精度,設備投資少,釬焊工藝易掌握。

          PCD刀具焊接過程中的注意事項如下:

          1.熱穩定性

          PCD在大氣壓下是亞穩態,PCD刀具的臨界釬焊溫度約為750?C,在此溫度下金剛石被鈷反催化成石墨的速率會很高。實驗數據表明確切的臨界釬焊溫度取決于PCD的種類,一般情況下,臨界釬焊溫度隨著金剛石粒度的降低而降低。

          2.熱膨脹系數

          PCD的料層是脆性材料,料層材料和刀體材料的熱膨脹系數相差過大時會產生內應力并可能導致釬焊缺陷的產生。

          材料

          初始直徑/mm

          730℃下的直徑/mm

          PCD

          10

          10.00317

          WC-6%Co

          10

          10.00425

          WC-12%Co

          10

          10.00477

          不銹鋼17-4PH

          10

          10.00788

          不銹鋼

          10

          10.01256

          不銹鋼

          10

          10.01299

          3.刀槽設計

          如果刀頭要懸出刀體,則建議懸出的長度<100μm,避免刀頭在焊接的過程中產生裂紋。

          4.焊接面積

          對于釬焊刀具,建議焊接面積(單位為mm²)>100*f*ap,以保障刀片承受切削負載。

          5.焊料

          高頻焊接PCD刀具時溫度不宜超過720℃,以避免金剛石層石墨化,致使金剛石層受到熱損傷,進而影響PCD刀具的表面質量,降低使用壽命。所以,建議焊接PCD刀具時一般都選用低溫Ag基釬料,熔化溫度約為680-705℃,工作溫度約為690℃,剪切強度為250-300MPa。

          6.助焊劑

          助焊劑可以去除硬質合金表面的氧化物并防止其在加熱過程中氧化,有助于焊料更好的浸潤。建議助焊劑的工作溫度應該和焊料相似,助焊劑的初始工作溫度低于焊料的初始工作溫度,例如焊料的熔點680-705℃,助焊劑的工作溫度650-750℃。

          7.釬焊保溫時間

          即使在相對不高的釬焊溫度下保持較長的恒溫時間,金剛石層也會受到比較嚴重的熱損傷。隨著釬焊恒溫時間的增加,金剛石表面的鈷及其氧化物逐漸增多,恒溫時間延長至60s時,金剛石晶粒上會出現因氧化而產生的皺紋和黑斑,金剛石層的熱損傷加劇。熱損傷會影響金剛石層的表面平整性,增大刀具前刀面的摩擦因數,進而降低刀具的使用壽命并影響被加工工件的表面質量。所以在保證釬焊強度的同時,PCD刀具的高頻感應釬焊過程應采用較短的恒溫時間以保證PCD刀具的性能。

          8.界面光潔度

          界面的光潔程度對釬料浸潤性影響很大,釬料在界面潤濕性的排序為:拋光面>磨削面>細噴砂面>粗噴砂面。因為焊接表面粗糙度越小,釬料的流動阻力越小,鋪展會更充分,潤濕母材效果更好。

          綜上所述,PCD高頻焊接質量的主要影響因素有焊料種類、釬焊溫度、釬焊保溫工藝等,在實際應用過程中,需要根據不同PCD牌號進行焊接工藝的確定,以獲得高質量焊接刀具。

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