(1) Loddingegenskaper Problemene forbundet med grafitt- og diamantpolykrystallinsk lodding er svært like de som oppstår ved keramisk lodding. Sammenlignet med metall er loddet vanskelig å fukte grafitt- og diamantpolykrystallinske materialer, og dens termiske utvidelseskoeffisient er svært forskjellig fra vanlige strukturelle materialer. De to varmes opp direkte i luft, og oksidasjon eller karbonisering vil oppstå når temperaturen overstiger 400 ℃. Derfor bør vakuumlodding brukes, og vakuumgraden skal ikke være mindre enn 10⁻¹ Pa. Fordi styrken til begge ikke er høy, kan det oppstå sprekker hvis det er termisk spenning under lodding. Prøv å velge loddemetall med lav termisk utvidelseskoeffisient og kontroller kjølehastigheten strengt. Siden overflaten på slike materialer ikke lett blir fuktet av vanlige loddefyllmetaller, kan et lag med 2,5 ~ 12,5 µm tykt W, Mo og andre elementer avsettes på overflaten av grafitt- og diamantpolykrystallinske materialer ved overflatemodifisering (vakuumbelegg, ionesputtering, plasmasprøyting og andre metoder) før lodding, og danne tilsvarende karbider med dem, eller det kan brukes høyaktive loddefyllmetaller.
Grafitt og diamant har mange kvaliteter, som varierer i partikkelstørrelse, tetthet, renhet og andre aspekter, og har forskjellige loddeegenskaper. I tillegg, hvis temperaturen til polykrystallinske diamantmaterialer overstiger 1000 ℃, begynner den polykrystallinske slitasjegraden å synke, og slitasjegraden synker med mer enn 50 % når temperaturen overstiger 1200 ℃. Derfor, ved vakuumlodding av diamant, må loddetemperaturen kontrolleres under 1200 ℃, og vakuumgraden skal ikke være mindre enn 5 × 10⁻²Pa.
(2) Valg av loddemetall er hovedsakelig basert på bruk og overflatebehandling. Når det brukes som et varmebestandig materiale, bør det velges et loddemetall med høy loddetemperatur og god varmebestandighet. For kjemisk korrosjonsbestandige materialer bør det velges loddemetaller med lav loddetemperatur og god korrosjonsbestandighet. For grafitt etter overflatemetalliseringsbehandling kan rent kobberloddetinn med høy duktilitet og god korrosjonsbestandighet brukes. Sølvbasert og kobberbasert aktivt loddetinn har god fuktbarhet og flytbarhet overfor grafitt og diamant, men det er vanskelig å overskride driftstemperaturen for den loddete skjøten ved overskridelse av 400 ℃. For grafittkomponenter og diamantverktøy som brukes mellom 400 ℃ og 800 ℃, brukes vanligvis gullbaserte, palladiumbaserte, manganbaserte eller titanbaserte fyllmetaller. For skjøter som brukes mellom 800 ℃ og 1000 ℃, bør det brukes nikkelbaserte eller borbaserte fyllmetaller. Når grafittkomponenter brukes ved temperaturer over 1000 ℃, kan rene metallfyllmetaller (Ni, PD, Ti) eller legeringsfyllmetaller som inneholder molybden, Mo, Ta og andre elementer som kan danne karbider med karbon, brukes.
For grafitt eller diamant uten overflatebehandling kan de aktive fyllmetallene i tabell 16 brukes til direkte lodding. De fleste av disse fyllmetallene er titanbaserte binære eller ternære legeringer. Rent titan reagerer sterkt med grafitt, som kan danne et veldig tykt karbidlag, og dens lineære utvidelseskoeffisient er ganske forskjellig fra grafittens, som lett produserer sprekker, så den kan ikke brukes som lodding. Tilsetning av Cr og Ni til Ti kan redusere smeltepunktet og forbedre fuktbarheten med keramikk. Ti er en ternær legering, hovedsakelig sammensatt av TiZr, med tilsetning av TA, Nb og andre elementer. Den har en lav lineær utvidelseskoeffisient, noe som kan redusere loddespenningen. Den ternære legeringen som hovedsakelig består av TiCu er egnet for lodding av grafitt og stål, og skjøten har høy korrosjonsbestandighet.
Tabell 16 loddefyllmaterialer for direkte lodding av grafitt og diamant
(3) Loddingsmetoder Loddingsmetodene for grafitt kan deles inn i to kategorier: lodding etter overflatemetallisering og lodding uten overflatebehandling. Uansett hvilken metode som brukes, skal sveisingen forbehandles før montering, og overflateforurensninger fra grafittmaterialene skal tørkes av med alkohol eller aceton. Ved overflatemetalliseringslodding skal et lag med Ni, Cu eller et lag med Ti, Zr eller molybdendisilisid påføres grafittoverflaten ved plasmasprøyting, og deretter skal kobberbasert fyllstoff eller sølvbasert fyllstoff brukes til lodding. Direkte lodding med aktivt loddetinn er den mest brukte metoden for tiden. Loddetemperaturen kan velges i henhold til loddetinnet som er angitt i tabell 16. Loddetinnet kan klemmes fast midt på den loddede skjøten eller nær den ene enden. Ved lodding med et metall med stor varmeutvidelseskoeffisient kan Mo eller Ti med en viss tykkelse brukes som mellomliggende bufferlag. Overgangslaget kan forårsake plastisk deformasjon under lodding, absorbere termisk spenning og unngå grafittsprekker. For eksempel brukes Mo som overgangsforbindelse for vakuumlodding av grafitt- og hastelloyn-komponenter. Det brukes B-pd60ni35cr5-loddetinn med god motstand mot smeltet saltkorrosjon og stråling. Loddetemperaturen er 1260 ℃ og temperaturen holdes i 10 minutter.
Naturlig diamant kan loddes direkte med b-ag68.8cu16.7ti4.5, b-ag66cu26ti8 og andre aktive loddematerialer. Loddingen skal utføres under vakuum eller lav argonbeskyttelse. Loddetemperaturen bør ikke overstige 850 ℃, og en raskere oppvarmingshastighet bør velges. Holdetiden ved loddetemperaturen bør ikke være for lang (vanligvis ca. 10 sekunder) for å unngå dannelse av et kontinuerlig tikklag i grenseflaten. Ved lodding av diamant og legert stål bør et mellomlag av plast eller et lag med lav ekspansjonslegering legges til for å forhindre skade på diamantkorn forårsaket av overdreven termisk belastning. Dreieverktøyet eller boreverktøyet for ultrapresisjonsmaskinering produseres ved hjelp av loddeprosessen, der 20 ~ 100 mg småpartikler av diamant loddes på stållegemet, og skjøtstyrken til loddeforbindelsen når 200 ~ 250 mpa.
Polykrystallinsk diamant kan loddes med flamme, høyfrekvens eller vakuum. Høyfrekvenslodding eller flammelodding bør brukes for diamantsagblad som skjærer i metall eller stein. AgCuTi aktivt loddemetall med lavt smeltepunkt bør velges. Loddetemperaturen bør kontrolleres under 850 ℃, oppvarmingstiden bør ikke være for lang, og en langsom avkjølingshastighet bør brukes. Polykrystallinske diamantbor som brukes i petroleums- og geologisk boring har dårlige arbeidsforhold og tåler store støtbelastninger. Nikkelbasert loddemetall kan velges, og ren kobberfolie kan brukes som mellomlag for vakuumlodding. For eksempel loddes 350 ~ 400 kapsler Ф 4,5 ~ 4,5 mm søyleformet polykrystallinsk diamant inn i perforeringene i 35CrMo- eller 40CrNiMo-stål for å danne skjæretenner. Vakuumlodding benyttes, og vakuumgraden er ikke mindre enn 5 × 10⁻²Pa, loddetemperaturen er 1020 ± 5 ℃, holdetiden er 20 ± 2 min, og skjærfastheten til loddeforbindelsen er større enn 200 mpa.
Under lodding skal sveisestykkets egenvekt utnyttes så mye som mulig til montering og posisjonering, slik at metalldelen presser grafitten eller det polykrystallinske materialet mot den øvre delen. Når festestykket brukes til posisjonering, skal festestykkematerialet være et materiale med en termisk utvidelseskoeffisient som ligner på sveisestykkets.
Publisert: 13. juni 2022