Bezpośrednie lutowanie diamentu do korpusu narzędzia – spoiwa lutujące i metody lutowania *
Direct brazing of diamond to the tool body – brazing binders and methods
Mechanik nr 08/09/2019 - Biuletyn Instytutu Zaawansowanych Technologii Wytwarzania
STRESZCZENIE: W artykule przedstawiono zagadnienie bezpośredniego lutowania diamentu do korpusu narzędzia. Omówiono największe zagrożenia dla złącza lutowanego, takie jak naprężenia i zła zwilżalność. Następnie zaprezentowano wytwarzanie półfabrykatów z polikrystalicznego diamentu różnymi metodami. Dalej przedstawiono stopy metali (lutowia) o osnowie ze srebra, z niklu i miedzi, które wykorzystuje się do lutowania diamentu. Omówiono najczęściej stosowane metody lutowania twardego (oporowe, indukcyjne, laserowe i w poczerwieni).
SŁOWA KLUCZOWE: lutowanie, diament, PCD, ceramika, narzędzia
ABSTRACT: The article presents the problem of direct brazing of diamond to the tool body. The greatest threats to the brazing joint were discussed: stress and poor wettability. Methods for producing polycrystalline diamond blanks by various methods were presented. The metal alloys (solders) with a silver, nickel and copper matrix that is used for brazing diamonds were described. The most commonly used brazing methods (resistance, induction, laser and infrared) were discussed.
KEYWORDS: brazing, diamond, PCD, ceramics, tools
BIBLIOGRAFIA / BIBLIOGRAPHY:
[1] Kaliński D. „Opracowanie spoiwa kompozytowego do spajania ceramiki korundowej z metalami”. Prace ITME. Zeszyt 53. Warszawa: ITME, 1999.
[2] Seo K., Kusuka M., Nogato F., Teresaki T., Nakao Y., Saida K. “Study of thermal stress at ceramic–metal joint”. JSME International Journal. Series 1. 2 (1990): 33.
[3] Suganuma K., Okamoto T., Koizumi M., Kamachi K. “Influence of shape and size on residual stress in ceramic/metal joining”. Journal of Materials Science. 22, 10 (1987): 3561–3565.
[4] Nicolas M.G., Peteves S.D. “Reactive joining: Chemical efects on the formation and properties of brazed and diffusion bonded interfaces”. Scripta Metallurgica et Materialia. 31, 8 (1994): 1091–1096.
[5] Sigalas I., Caveney R.J. “Diamond Materials and Their Applications”. Handbook of Ceramic Hard Materials (ed.: Ralf Riedel). Weinhheim: Wiley-VCH, 2000: 481.
[6] http//www.e6.com. “Diamond Tool Materials for Metalworking: Tool Fabrication Troubleshooting”.
[7] Jaworska L. „Diament – Otrzymywanie i zastosowanie w obróbce skrawaniem”. Warszawa: WNT, 2008.
[8] Chen Y., Hong J.X., Fu Y.C., Su H.H. “Effect of Ti addition on shear strength of brazing diamond and Ag based filler alloy”. Key Engineering Materials. 416 (2009): 264–268.
[9] Tillmann W., Wojarski L., Lehmert B. “Investigation of mechanical and metallurgical properties of brazed ceramic and cemented carbide joints”. IIW 2010 – International Conference on Advances in Welding Science & Technology for Construction, Energy & Transportation, Istanbul. (2010): 337–341.
[10] Klotz U.E., Liu C., Khalid F.A., Elsener H.R. “Influence of brazing parameters and alloy composition on interface morphology of brazed diamond”. Materials Science and Engineering: A. 495, 1–2 (2008): 265–270.
[11] Skewes S. “Equipment Solutions for the Brazing of Diamond Tools”. http://www.gh-ia.com/pdf/brazing-diamond-tools.pdf.
[12] Naidich Y.V., Umanskii V.P., Lavrinenko L.A. “Strength of the Diamond–Metal Interface and Brazing of Diamonds”. Cambridge (UK): Cambridge International Science Publishing Ltd, 2007.
[13] Tillmann W., Osmanda A.M. “Production of diamond tools by brazing”. Materials Science Forum. 502 (2005): 425–430.
[14] Jiang Z., Zhang C. “Analysis on microstructure of laser brazing diamond grits with a Ni-based filler alloy”. Advanced Materials Research. 97–101 (2010): 3879–3883.
[15] Tillmann W., Osmanda A.M., Yurchenko S. “Investigations of contact angles of active brazing fillers on diamond-layers by optical 3D-microscopy”. Proc. 4th Int. Brazing & Soldering Conference, Florida (USA), 2009.
[16] Haferkamp H., Bach F.W., von Alvesleben F., Mai T., Kreutzburg K. “Laserstrahllöten von Metall–Keramik–Verbindungen”. Schweissen Schneiden. 48 (1996): 853–859.
[17] Zhang Z., Modest M.F. “Temperature-dependent absorptances of ceramics for Nd:YAG and CO2 laser processing applications”. Journal of Heat Transfer. 120, 2 (1998): 322–327.
[18] Cichosz P., Kuzinovski M., Tomov M. „Narzędzia skrawające z materiałów supertwardych. Cz. I. Ostrza diamentowe”. Mechanik. 90, 8–9 (2017): 660–662, 664–668.
[19] Cygan S., Jaworska L., Putyra P., Ratuszek W., Cyboroń J., Klimczyk P. “Thermal stability and coefficient of friction of the diamond composites with the titanium compound bonding phase”. Journal of Materials Engineering and Performance. 26, 6 (2017): 2593–2598.
[20] Jaworska L., Klimczyk P., Szutkowska M., Putyra P., Sitarz M., Cygan S., Rutkowski P. “Thermal resistance of PCD materials with borides bonding phase”. Journal of Superhard Materials. 37, 3 (2015): 155–165.
[21] Jaworska L. „Dobór metalicznej fazy wiążącej i sposobu jej wprowadzania do kompozytu diamentowo-metalowego”. Prace IOS, nr 77. Kraków: IOS, 1994.
[22] Jaworska L., Rozmus M., Laszkiewicz-Łukasik J., Wyżga P., Podsiadło M., Czechowski K. „Wykonanie płytek skrawających z monolitycznego spieku diamentowego”. Mechanik. 8–9 (2012): s. 39–46 (CD).
DOI: https://doi.org/10.17814/mechanik.2019.8-9.63
* Artykuł recenzowany
