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          PCD真空焊接技術研究

          發布時間: 2020-06-20 發布者: 富耐克應用研究中心

          焊接技術在PCD復合片的應用中不可或缺,真空焊接具有焊接溫度精確、加熱均勻、同時焊接點數多、焊后無需表面處理等優點。真空焊接的刀具產品尺寸不能太大,需要必須能放進真空爐。同時,刀具材料必須能承受焊接過程的溫度變化而保持自身的性能不變。真空焊接工藝尤其適合大批量生產的尺寸較小且能整體受熱的PCD刀具,而且一次可以焊接多個點位,但不適合尺寸較大或者僅能接受局部加熱的PCD產品的焊接加工。

          對于PCD刀具產品,真空焊接工藝可以分為入爐前的準備工作、爐內真空焊接工藝。準備工作:對于待真空焊接的PCD刀具產品,選擇合適的真空焊料(通常是焊膏),并正確涂抹到刀片槽上,然后將刀片放置到需要的位置固定,待焊膏固化;爐內:將處理好的PCD刀具產品放置到真空爐內,密封、持續地抽真空,在真空狀態下按程序進行加熱、熔化焊料、完成焊接動作、降溫和出爐。真空焊接的目的是讓熔融的焊料在毛細吸管的作用下,均勻地分布到焊縫的各個部位,從而達到理想的焊接效果。

          (一)真空焊焊前準備的影響因素如表1所示。

          表1

          影響因素

          指標

          結果

          需要選擇合適的焊料

          很好的發生融合反應

          建議選擇低熔點Ag基焊料

          焊接界面粗糙度

          Ra:0.7-1.6

          表面太光滑影響基體-焊料-刀片之間的擴散反應;表面太粗糙導致焊料流動性差

          焊縫尺寸

          0.05-0.2mm

          太大使強度減弱;太小則毛細作用不夠

          刀粒表面狀態

          去除氧化層、污漬等

          易造成虛焊

          真空度

          10-3

          太小則影響強度和外觀

          最大加熱速率

          不造成偏析

          加熱速率直接影響效率

          (二)工藝條件

          當溫度在固相線以下時,焊料本身相對穩定,不會出現軟化、變質等問題; 當溫度高于液相線后,焊料將完全融化,且還保持合金時的性能;但當溫度處于固相線與液相線二者之間時,如果時間不長,焊料只是處于軟化或部分融化狀態,不會質變;如果長期處于這個溫度區間,會出現偏析。一旦出現偏析,焊料的性能就會發生改變,影響焊接效果。因此在焊接過程中,要讓溫度快速從固相線升到液相線以上,不讓焊料出現偏析的可能,從而更好地保證焊接質量穩定。工藝條件如表2所示。

          表2

          工序名稱

          作用

          說明

          初期升溫

          升溫

          根據設備條件調節快慢,只影響效率

          固相線下保溫

          讓刀具在安全溫度下保溫,達到一致

          保溫時間由設備、裝爐量決定,一般為10-40min

          突破液相線

          快速越過危險溫度區域

          升溫速度越快越好,太慢易造成偏析

          液相線上保溫

          毛細作用-焊接

          保溫時間由設備、裝爐量、焊縫尺寸決定

          隨爐降溫

          完成焊接

          溫度降低后取出,否則易被空氣氧化

          在特定溫度范圍內,釬料潤濕性與焊接溫度成正比;同一釬焊溫度下,焊接強度隨著保溫時間的延長先升高后降低;阻流劑適用于外觀要求高的產品,它能有效防止釬料粘接于非焊接面。

          綜上所述,對于PCD刀具來說,采用真空焊接工藝可以有效的排除空氣對PCD的影響,使刀具保持良好外觀。真空爐中加熱溫度均勻,產品變形小,刀具不容易產生裂紋。在工藝穩定的情況下,每爐的產品品質一致,尤其適合小尺寸PCD刀具的大批量生產。

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