(1) Đặc điểm hàn các vấn đề liên quan đến hàn đa tinh thể than chì và kim cương rất giống với các vấn đề gặp phải trong hàn gốm.So với kim loại, vật liệu hàn khó làm ướt vật liệu đa tinh thể than chì và kim cương, và hệ số giãn nở nhiệt của nó rất khác so với vật liệu kết cấu thông thường.Cả hai được làm nóng trực tiếp trong không khí và quá trình oxy hóa hoặc cacbon hóa sẽ xảy ra khi nhiệt độ vượt quá 400 ℃.Do đó, phải áp dụng phương pháp hàn chân không và độ chân không không được nhỏ hơn 10-1pa.Bởi vì cường độ của cả hai đều không cao, nếu có ứng suất nhiệt trong quá trình hàn, vết nứt có thể xảy ra.Cố gắng chọn kim loại độn hàn có hệ số giãn nở nhiệt thấp và kiểm soát chặt chẽ tốc độ làm mát.Vì bề mặt của các vật liệu này không dễ bị thấm ướt bởi các kim loại độn hàn thông thường, một lớp W, Mo và các nguyên tố khác dày 2,5 ~ 12,5um có thể được lắng đọng trên bề mặt của vật liệu đa tinh thể graphite và kim cương bằng cách sửa đổi bề mặt (lớp phủ chân không , phún xạ ion, phun plasma và các phương pháp khác) trước khi hàn và tạo cacbua tương ứng với chúng, hoặc có thể sử dụng kim loại độn hoạt tính cao.
Graphit và kim cương có nhiều loại, khác nhau về kích thước hạt, mật độ, độ tinh khiết và các khía cạnh khác, và có các đặc điểm hàn khác nhau.Ngoài ra, nếu nhiệt độ của vật liệu kim cương đa tinh thể vượt quá 1000 ℃, tỷ lệ mài mòn đa tinh thể bắt đầu giảm, và tỷ lệ mài mòn giảm hơn 50% khi nhiệt độ vượt quá 1200 ℃.Do đó, khi hàn kim cương chân không, nhiệt độ hàn phải được kiểm soát dưới 1200 ℃ và độ chân không không được nhỏ hơn 5 × 10-2Pa.
(2) Việc lựa chọn kim loại độn hàn chủ yếu dựa trên việc sử dụng và xử lý bề mặt.Khi được sử dụng làm vật liệu chịu nhiệt, kim loại độn hàn có nhiệt độ hàn cao và khả năng chịu nhiệt tốt phải được chọn;Đối với các vật liệu chống ăn mòn hóa học, kim loại độn hàn có nhiệt độ hàn thấp và chống ăn mòn tốt được lựa chọn.Đối với than chì sau khi xử lý kim loại hóa bề mặt, có thể sử dụng thuốc hàn đồng nguyên chất có độ dẻo cao và chống ăn mòn tốt.Chất hàn hoạt tính dựa trên bạc và đồng có tính thấm ướt và tính lưu động tốt đối với than chì và kim cương, nhưng nhiệt độ phục vụ của mối nối hàn khó vượt quá 400 ℃.Đối với các thành phần than chì và dụng cụ kim cương được sử dụng từ 400 ℃ đến 800 ℃, các kim loại cơ bản bằng vàng, nền palađi, cơ sở mangan hoặc cơ bản titan được sử dụng.Đối với các mối nối được sử dụng từ 800 ℃ đến 1000 ℃, các kim loại phụ làm từ niken hoặc khoan sẽ được sử dụng.Khi các thành phần than chì được sử dụng trên 1000 ℃, có thể sử dụng các kim loại độn kim loại nguyên chất (Ni, PD, Ti) hoặc kim loại phụ hợp kim có chứa molypden, Mo, Ta và các nguyên tố khác có thể tạo cacbit với cacbon.
Đối với than chì hoặc kim cương không qua xử lý bề mặt, các kim loại phụ hoạt tính trong bảng 16 có thể được sử dụng để hàn trực tiếp.Hầu hết các kim loại phụ này là hợp kim nhị phân hoặc bậc ba dựa trên titan.Titan nguyên chất phản ứng mạnh với than chì, có thể tạo thành một lớp cacbua rất dày, và hệ số giãn nở tuyến tính của nó khá khác với graphit, dễ tạo ra vết nứt nên không thể dùng làm chất hàn.Việc bổ sung Cr và Ni vào Ti có thể làm giảm điểm nóng chảy và cải thiện tính thấm ướt của gốm sứ.Ti là hợp kim bậc ba, chủ yếu bao gồm Ti Zr, với sự bổ sung của TA, Nb và các nguyên tố khác.Nó có hệ số giãn nở tuyến tính thấp, có thể làm giảm ứng suất hàn.Hợp kim bậc ba có thành phần chủ yếu là Ti Cu thích hợp cho việc hàn graphit và thép, và mối nối có khả năng chống ăn mòn cao.
Bảng 16 hàn kim loại độn để hàn trực tiếp than chì và kim cương
(3) Quá trình hàn nguội Các phương pháp hàn graphit có thể được chia thành hai loại, một là hàn sau khi kim loại hóa bề mặt và loại kia là hàn không qua xử lý bề mặt.Bất kể phương pháp nào được sử dụng, mối hàn phải được xử lý trước khi lắp ráp và các chất bẩn trên bề mặt vật liệu graphite phải được lau sạch bằng cồn hoặc axeton.Trong trường hợp hàn kim loại bề mặt, một lớp Ni, Cu hoặc một lớp Ti, Zr hoặc chất khử molypden sẽ được mạ trên bề mặt graphit bằng cách phun plasma, và sau đó kim loại độn gốc đồng hoặc kim loại phụ gốc bạc sẽ được sử dụng để hàn .Hàn trực tiếp với thuốc hàn hoạt tính là phương pháp được sử dụng rộng rãi nhất hiện nay.Nhiệt độ hàn có thể được chọn theo vật hàn được cung cấp trong bảng 16. Vật hàn có thể được kẹp ở giữa mối nối hàn hoặc gần một đầu.Khi hàn với kim loại có hệ số giãn nở nhiệt lớn, Mo hoặc Ti với độ dày nhất định có thể được sử dụng làm lớp đệm trung gian.Lớp chuyển tiếp có thể tạo ra biến dạng dẻo trong quá trình gia nhiệt hàn, hấp thụ ứng suất nhiệt và tránh nứt graphit.Ví dụ, Mo được sử dụng làm mối nối chuyển tiếp để hàn chân không các thành phần graphite và hastelloyn.Thuốc hàn B-pd60ni35cr5 có khả năng chống ăn mòn muối nóng chảy và bức xạ tốt được sử dụng.Nhiệt độ hàn là 1260 ℃ và nhiệt độ được giữ trong 10 phút.
Kim cương tự nhiên có thể được hàn trực tiếp bằng b-ag68.8cu16.7ti4.5, b-ag66cu26ti8 và các chất hàn hoạt tính khác.Việc hàn phải được thực hiện trong điều kiện bảo vệ chân không hoặc argon thấp.Nhiệt độ hàn không được vượt quá 850 ℃ và nên chọn tốc độ gia nhiệt nhanh hơn.Thời gian giữ ở nhiệt độ hàn không được quá lâu (thường khoảng 10s) để tránh hình thành lớp tic liên tục tại bề mặt phân cách.Khi hàn kim cương và thép hợp kim, nên thêm lớp xen kẽ bằng nhựa hoặc lớp hợp kim có độ giãn nở thấp để chuyển tiếp nhằm ngăn chặn sự phá hủy của các hạt kim cương do ứng suất nhiệt quá cao.Dụng cụ tiện hoặc dụng cụ doa dùng để gia công siêu chính xác được sản xuất bằng quy trình hàn, nó hàn kim cương hạt nhỏ 20 ~ 100mg lên thân thép và độ bền khớp của khớp hàn đạt 200 ~ 250mpa
Kim cương đa tinh thể có thể được hàn bằng ngọn lửa, tần số cao hoặc chân không.Hàn tần số cao hoặc hàn ngọn lửa sẽ được áp dụng cho kim cương lưỡi cưa tròn cắt kim loại hoặc đá.Phải chọn kim loại độn hàn hoạt tính Ag Cu Ti có nhiệt độ nóng chảy thấp.Nhiệt độ hàn phải được kiểm soát dưới 850 ℃, thời gian gia nhiệt không được quá lâu và phải áp dụng tốc độ làm mát chậm.Các mũi kim cương đa tinh thể được sử dụng trong dầu khí và khoan địa chất có điều kiện làm việc kém và chịu tải trọng va đập rất lớn.Kim loại độn hàn dựa trên niken có thể được chọn và lá đồng nguyên chất có thể được sử dụng làm lớp xen kẽ cho hàn chân không.Ví dụ, 350 ~ 400 viên kim cương đa tinh thể hình cột 4,5 ~ 4,5mm được hàn vào các lỗ của thép 35CrMo hoặc 40CrNiMo để tạo thành răng cắt.Phương pháp hàn chân không được áp dụng và độ chân không không nhỏ hơn 5 × 10-2Pa, nhiệt độ hàn là 1020 ± 5 ℃, thời gian giữ là 20 ± 2 phút và độ bền cắt của mối nối hàn lớn hơn 200mpa
Trong quá trình hàn, trọng lượng bản thân của mối hàn phải được sử dụng để lắp ráp và định vị càng nhiều càng tốt để làm cho phần kim loại ép vào vật liệu graphit hoặc vật liệu đa tinh thể ở phần trên.Khi sử dụng vật cố định để định vị, vật liệu cố định phải là vật liệu có hệ số giãn nở nhiệt tương tự như hệ số hàn.
Thời gian đăng: Tháng 6-13-2022