(1) Características de la soldadura fuerte Los problemas relacionados con la soldadura fuerte policristalina de grafito y diamante son muy similares a los que se encuentran en la soldadura fuerte de cerámica.En comparación con el metal, la soldadura es difícil de humedecer materiales policristalinos de grafito y diamante, y su coeficiente de expansión térmica es muy diferente al de los materiales estructurales generales.Los dos se calientan directamente en el aire y la oxidación o carbonización ocurrirá cuando la temperatura exceda los 400 ℃.Por lo tanto, se adoptará la soldadura fuerte al vacío y el grado de vacío no será inferior a 10-1pa.Debido a que la resistencia de ambos no es alta, si hay estrés térmico durante la soldadura fuerte, pueden ocurrir grietas.Trate de seleccionar un metal de aporte para soldadura fuerte con un bajo coeficiente de expansión térmica y controle estrictamente la tasa de enfriamiento.Dado que la superficie de dichos materiales no es fácil de humedecer con metales de aporte de soldadura fuerte ordinarios, se puede depositar una capa de 2,5 ~ 12,5 um de espesor de W, Mo y otros elementos sobre la superficie de materiales policristalinos de grafito y diamante mediante modificación superficial (recubrimiento al vacío). , pulverización iónica, pulverización de plasma y otros métodos) antes de la soldadura fuerte y formar los carburos correspondientes con ellos, o se pueden usar metales de aporte de soldadura fuerte de alta actividad.
El grafito y el diamante tienen muchos grados, que difieren en tamaño de partícula, densidad, pureza y otros aspectos, y tienen diferentes características de soldadura fuerte.Además, si la temperatura de los materiales de diamante policristalino supera los 1000 ℃, la relación de desgaste policristalino comienza a disminuir y la relación de desgaste disminuye en más del 50 % cuando la temperatura supera los 1200 ℃.Por lo tanto, cuando se suelda diamante al vacío, la temperatura de soldadura fuerte debe controlarse por debajo de 1200 ℃, y el grado de vacío no debe ser inferior a 5 × 10-2Pa.
(2) La elección del metal de aporte para soldadura fuerte se basa principalmente en el uso y el procesamiento de la superficie.Cuando se utilice como material resistente al calor, se seleccionará el metal de aporte de soldadura fuerte con alta temperatura de soldadura fuerte y buena resistencia al calor;Para materiales resistentes a la corrosión química, se seleccionan metales de aporte de soldadura fuerte con baja temperatura de soldadura fuerte y buena resistencia a la corrosión.Para el grafito después del tratamiento de metalización superficial, se puede usar soldadura de cobre puro con alta ductilidad y buena resistencia a la corrosión.La soldadura activa a base de plata y cobre tiene buena humectabilidad y fluidez al grafito y al diamante, pero la temperatura de servicio de la unión soldada es difícil de superar los 400 ℃.Para los componentes de grafito y las herramientas de diamante utilizadas entre 400 ℃ y 800 ℃, generalmente se usan metales de aporte con base de oro, base de paladio, base de manganeso o base de titanio.Para juntas utilizadas entre 800 ℃ y 1000 ℃, se deben usar metales de aporte a base de níquel o de perforación.Cuando los componentes de grafito se usan por encima de 1000 ℃, se pueden usar metales de aporte de metal puro (Ni, PD, Ti) o metales de aporte de aleación que contienen molibdeno, Mo, Ta y otros elementos que pueden formar carburos con carbono.
Para grafito o diamante sin tratamiento de superficie, los metales de aporte activos de la tabla 16 se pueden usar para soldadura fuerte directa.La mayoría de estos metales de aporte son aleaciones binarias o ternarias a base de titanio.El titanio puro reacciona fuertemente con el grafito, que puede formar una capa de carburo muy gruesa, y su coeficiente de expansión lineal es bastante diferente al del grafito, que es fácil de producir grietas, por lo que no se puede usar como soldadura.La adición de Cr y Ni a Ti puede reducir el punto de fusión y mejorar la humectabilidad con la cerámica.El Ti es una aleación ternaria, compuesta principalmente por Ti Zr, con la adición de TA, Nb y otros elementos.Tiene un bajo coeficiente de expansión lineal, lo que puede reducir la tensión de soldadura fuerte.La aleación ternaria compuesta principalmente de Ti Cu es adecuada para la soldadura fuerte de grafito y acero, y la unión tiene una alta resistencia a la corrosión.
Tabla 16 metales de aporte para soldadura fuerte para soldadura fuerte directa de grafito y diamante
(3) Proceso de soldadura fuerte Los métodos de soldadura fuerte del grafito se pueden dividir en dos categorías, una es la soldadura fuerte después de la metalización superficial y la otra es la soldadura fuerte sin tratamiento superficial.Independientemente del método que se utilice, la soldadura debe recibir un tratamiento previo antes del ensamblaje y los contaminantes de la superficie de los materiales de grafito deben limpiarse con alcohol o acetona.En el caso de la soldadura fuerte de metalización superficial, una capa de Ni, Cu o una capa de Ti, Zr o disiliciuro de molibdeno se depositará en la superficie de grafito mediante pulverización de plasma, y luego se utilizará metal de aporte a base de cobre o metal de aporte a base de plata para la soldadura fuerte. .La soldadura fuerte directa con soldadura activa es el método más utilizado en la actualidad.La temperatura de soldadura fuerte se puede seleccionar de acuerdo con la soldadura provista en la tabla 16. La soldadura se puede sujetar en el medio de la unión soldada o cerca de un extremo.Cuando se suelda con un metal con un gran coeficiente de expansión térmica, se puede usar Mo o Ti con un cierto espesor como capa de amortiguación intermedia.La capa de transición puede producir deformación plástica durante el calentamiento de la soldadura fuerte, absorber la tensión térmica y evitar el agrietamiento del grafito.Por ejemplo, Mo se utiliza como unión de transición para la soldadura fuerte al vacío de componentes de grafito y hastelloyn.Se utiliza soldadura B-pd60ni35cr5 con buena resistencia a la corrosión por sales fundidas y radiación.La temperatura de soldadura fuerte es de 1260 ℃ y la temperatura se mantiene durante 10 minutos.
El diamante natural se puede soldar directamente con b-ag68.8cu16.7ti4.5, b-ag66cu26ti8 y otras soldaduras activas.La soldadura fuerte se realizará al vacío o bajo protección de argón.La temperatura de soldadura fuerte no debe exceder los 850 ℃ y se debe seleccionar una velocidad de calentamiento más rápida.El tiempo de mantenimiento a la temperatura de soldadura fuerte no debe ser demasiado largo (generalmente alrededor de 10 s) para evitar la formación de una capa continua en la interfaz.Al soldar diamantes y acero aleado, se debe agregar una capa intermedia de plástico o una capa de aleación de baja expansión para la transición para evitar el daño de los granos de diamante causado por una tensión térmica excesiva.La herramienta de torneado o herramienta de mandrinado para el mecanizado de ultra precisión se fabrica mediante un proceso de soldadura fuerte, que suelda 20 ~ 100 mg de partículas pequeñas de diamante en el cuerpo de acero, y la fuerza conjunta de la unión de soldadura fuerte alcanza los 200 ~ 250 mpa.
El diamante policristalino se puede soldar con llama, alta frecuencia o vacío.Se adoptará la soldadura fuerte de alta frecuencia o la soldadura fuerte de llama para cortar metal o piedra con una hoja de sierra circular de diamante.Se seleccionará metal de aporte para soldadura fuerte Ag Cu Ti con bajo punto de fusión.La temperatura de soldadura fuerte se controlará por debajo de 850 ℃, el tiempo de calentamiento no será demasiado largo y se adoptará una velocidad de enfriamiento lenta.Las brocas de diamante policristalino utilizadas en la perforación geológica y de petróleo tienen malas condiciones de trabajo y soportan grandes cargas de impacto.Se puede seleccionar un metal de aporte para soldadura fuerte a base de níquel y se puede usar una lámina de cobre puro como capa intermedia para la soldadura fuerte al vacío.Por ejemplo, 350 ~ 400 cápsulas de diamante policristalino columnar de Ф 4,5 ~ 4,5 mm se sueldan en las perforaciones de acero 35CrMo o 40CrNiMo para formar dientes cortantes.Se adopta la soldadura fuerte al vacío y el grado de vacío no es inferior a 5 × 10-2Pa, la temperatura de soldadura fuerte es de 1020 ± 5 ℃, el tiempo de mantenimiento es de 20 ± 2 min y la resistencia al corte de la unión de soldadura fuerte es superior a 200 mpa
Durante la soldadura fuerte, se utilizará el peso propio de la soldadura para ensamblar y posicionar tanto como sea posible para hacer que la parte metálica presione el grafito o el material policristalino en la parte superior.Cuando se utilice el accesorio para posicionamiento, el material del accesorio debe ser el material con un coeficiente de expansión térmica similar al de la soldadura.
Hora de publicación: 13-jun-2022