1.Jaka jest rola poszczególnych elementów spoiwa osnowy brzeszczotów diamentowych?
Rola miedzi: Miedź i stopy miedzi są najczęściej stosowanymi metalami w narzędziach diamentowych ze spoiwem metalowym, przy czym najczęściej stosowany jest proszek miedzi elektrolitycznej.Miedź i stopy miedzi są tak szeroko stosowane, ponieważ spoiwa na bazie miedzi mają zadowalające wszechstronne właściwości: niższą temperaturę spiekania, dobrą odkształcalność i spiekalność oraz mieszalność z innymi pierwiastkami.Chociaż miedź prawie nie zwilża diamentów, niektóre pierwiastki i stopy miedzi mogą znacznie poprawić ich zwilżalność w stosunku do diamentów.Jeden z pierwiastków takich jak Cr, Ti, W, V, Fe tworzący miedź i węgliki można wykorzystać do wytwarzania stopów miedzi, co może znacznie zmniejszyć kąt zwilżania stopów miedzi na diamentach.Rozpuszczalność miedzi w żelazie nie jest wysoka.Jeśli w żelazie występuje nadmierna ilość miedzi, gwałtownie zmniejsza ona podatność na obróbkę cieplną i powoduje pękanie materiału.Miedź może tworzyć różne roztwory stałe z niklem, kobaltem, manganem, cyną i cynkiem, wzmacniając metal osnowy.
Funkcja cyny: Cyna jest pierwiastkiem zmniejszającym napięcie powierzchniowe ciekłych stopów i wpływającym na zmniejszenie kąta zwilżania ciekłych stopów na diamentach.Jest pierwiastkiem poprawiającym zwilżanie spajanych metali na diamentach, obniżającym temperaturę topnienia stopów oraz poprawiającym odkształcalność podczas prasowania.Zatem Sn jest szeroko stosowany w klejach, ale jego zastosowanie jest ograniczone ze względu na duży współczynnik rozszerzalności.
Rola cynku: W narzędziach diamentowych Zn i Sn mają wiele podobieństw, takich jak niska temperatura topnienia i dobra odkształcalność, podczas gdy Zn nie zmienia zwilżalności diamentu tak dobrze jak Sn.Prężność par metalu Zn jest bardzo wysoka i łatwo ulega zgazowaniu, dlatego ważne jest, aby zwracać uwagę na ilość Zn stosowanego w diamentowych spoiwach do narzędzi.
Rola aluminium: Metaliczne aluminium jest doskonałym metalem lekkim i dobrym odtleniaczem.Przy 800℃ kąt zwilżania Al na diamencie wynosi 75°, a przy 1000℃ kąt zwilżania wynosi 10°.Dodanie proszku aluminiowego do spoiwa narzędzi diamentowych może spowodować utworzenie fazy węglikowej Ti Å AlC i związku międzymetalicznego TiAl w stopie osnowy.
Rola żelaza: Żelazo pełni podwójną rolę w spoiwie, jedna polega na tworzeniu nawęglonych węglików z diamentami, a druga polega na stapianiu z innymi pierwiastkami w celu wzmocnienia osnowy.Zwilżalność żelaza i diamentu jest lepsza niż miedzi i aluminium, a przyczepność między żelazem i diamentem jest wyższa niż w przypadku kobaltu.Rozpuszczenie odpowiedniej ilości węgla w stopach na bazie Fe będzie korzystne dla ich wiązania z diamentami.Umiarkowane trawienie diamentów stopami na bazie Fe może zwiększyć siłę wiązania pomiędzy spoiwem a diamentem.Powierzchnia pęknięcia nie jest gładka i goła, ale pokryta warstwą stopu, co jest oznaką zwiększonej siły wiązania.
Rola kobaltu: Co i Fe należą do pierwiastków grupy przejściowej i wiele cech jest podobnych.Co może w określonych warunkach tworzyć węglik Co ₂ C z diamentem, jednocześnie tworząc niezwykle cienką warstwę kobaltu na powierzchni diamentu.W ten sposób Co może zmniejszyć wewnętrzne napięcie międzyfazowe pomiędzy Co i diamentem i wykazuje znaczną przyczepność do diamentu w fazie ciekłej, co czyni go doskonałym materiałem wiążącym.
Rola niklu: W spoiwie narzędzi diamentowych Ni jest pierwiastkiem niezbędnym.W stopach na bazie Cu dodatek Ni może w nieskończoność rozpuszczać się w Cu, wzmacniać osnowę stopową, ograniczać utratę metalu o niskiej temperaturze topnienia oraz zwiększać wytrzymałość i odporność na zużycie.Dodatek Ni i Cu do stopów Fe może obniżyć temperaturę spiekania i zmniejszyć korozję termiczną metali związanych z diamentami.Wybór odpowiedniej kombinacji Fe i Ni może znacznie poprawić siłę trzymania spoiw na bazie Fe na diamentach.
Rola manganu: W spoiwach metali mangan ma podobne działanie jak żelazo, ale ma silną przepuszczalność i zdolność odtleniania oraz jest podatny na utlenianie.Ilość dodanego Mn na ogół nie jest duża i głównym czynnikiem branym pod uwagę jest użycie Mn do odtleniania podczas tworzenia stopu podczas spiekania.Pozostały Mn może brać udział w tworzeniu stopów i wzmacniać osnowę.
Rola chromu: Chrom metaliczny jest pierwiastkiem silnie tworzącym węgliki, a także szeroko stosowanym pierwiastkiem.W matrycy brzeszczotu z rowkiem diamentowym znajduje się wystarczająca ilość chromu, aby uzyskać efekt tłumienia dźwięku, który jest powiązany z energią aktywacji Cr.Dodanie niewielkiej ilości Cr do matrycy na bazie Cu może zmniejszyć kąt zwilżania stopu na bazie miedzi z diamentem i poprawić siłę wiązania stopu na bazie miedzi z diamentem.
Rola tytanu: Tytan jest pierwiastkiem silnie tworzącym węgliki, który łatwo się utlenia i trudno redukować.W obecności tlenu Ti preferencyjnie generuje TiO2 zamiast TiC.Tytan metaliczny jest dobrym materiałem konstrukcyjnym o dużej wytrzymałości, mniejszym spadku wytrzymałości w wysokich temperaturach, odporności na ciepło, odporności na korozję i wysokiej temperaturze topnienia.Badania wykazały, że dodanie odpowiedniej ilości tytanu do osnowy brzeszczotu diamentowego korzystnie wpływa na poprawę żywotności brzeszczotu.
2.Dlaczego korpus brzeszczotu powinien pasować do kamienia tnącego?
Głównymi metodami rozdrabniania skał podczas procesu cięcia brzeszczotem piły jest pękanie i kruszenie, a także ścinanie i fragmentacja o dużej objętości, uzupełnione szlifowaniem powierzchni.Diament z ząbkowaną powierzchnią roboczą, która służy jako narzędzie tnące.Jego krawędzią tnącą jest obszar wytłaczania, obszar cięcia znajduje się przed krawędzią, a obszar szlifowania znajduje się na tylnej krawędzi.Podczas skrawania z dużą prędkością cząstki diamentu działają na nośnik osnowy.Diament w procesie cięcia kamienia z jednej strony ulega grafityzacji, fragmentacji i odrywaniu pod wpływem wysokiej temperatury powstałej w wyniku tarcia;Z drugiej strony osnowa ulega zużyciu w wyniku tarcia i erozji skał i mączki skalnej.Dlatego też kwestia adaptacji brzeszczotów do skał jest w rzeczywistości kwestią szybkości zużycia diamentu i osnowy.Cechą narzędzia pracującego normalnie jest to, że ubytek diamentu odpowiada zużyciu osnowy, utrzymując diament w normalnym stanie krawędzi skrawającej, bez przedwczesnego odrywania się i gładkiego i śliskiego szlifowania diamentu, zapewniając pełne wykorzystanie jego efektu szlifowania podczas pracy, co powoduje, że więcej diamentów jest w stanie lekko pękniętym i zużytym.Jeśli wytrzymałość i odporność na uderzenia wybranego diamentu będzie zbyt niska, doprowadzi to do zjawiska „golenia”, a żywotność narzędzia będzie niska, a pasywacja będzie silna, a nawet piłowanie nie będzie się przesuwać;W przypadku wybrania cząstek ściernych o zbyt dużej wytrzymałości, krawędź tnąca cząstek ściernych będzie wyglądać na spłaszczoną, co spowoduje wzrost siły skrawania i spadek wydajności obróbki.
(1) Gdy prędkość zużycia osnowy jest większa niż diamentu, prowadzi to do nadmiernego cięcia diamentu i przedwczesnego odrywania.Odporność na zużycie korpusu brzeszczotu jest zbyt niska, a żywotność brzeszczotu jest krótka.
(2) Gdy prędkość zużycia osnowy jest mniejsza niż diamentu, nowy diament nie jest łatwo odsłonięty po zużyciu krawędzi tnącej diamentu, ząbki nie mają krawędzi tnącej lub krawędź tnąca jest bardzo niska, powierzchnia ząbki są pasywowane, prędkość cięcia jest niska i łatwo jest spowodować odpadnięcie ciętej deski, co ma wpływ na jakość obróbki.
(3) Gdy prędkość zużycia osnowy jest równa szybkości zużycia diamentu, odzwierciedla to kompatybilność osnowy z ciętym kamieniem.
Czas publikacji: 11 sierpnia 2023 r