Nghiên cứu về kỹ thuật hàn cao tần PCD

Được phát hành: 2020-08-11 Nhà xuất bản: Funik

Công nghệ hàn của các dụng cụ PCD có một vai trò quan trọng trong việc sử dụng nó. Hàn tần số cao dùng để chỉ phương pháp hàn sử dụng các nguyên lý cảm ứng điện từ để chuyển đổi năng lượng điện từ thành vật hàn và phôi thành năng lượng nhiệt, đốt nóng vật hàn sang trạng thái nóng chảy, sau đó hàn các phôi lại với nhau. Ưu điểm của hàn tần số cao là có thể gia nhiệt nhanh, có thể đảm bảo độ chính xác kích thước của phôi, đầu tư thiết bị nhỏ và quy trình hàn dễ dàng để làm chủ.

Các vấn đề cần chú ý trong qúa trình hàn dụng cụ PCD như sau:

1. Tính ổn định nhiệt

PCD tương đối ổn định ở áp suất khí quyển, nhiệt độ hàn khoan giới hạn của dụng cụ PCD là khoảng 750˚C, ở nhiệt độ này, tốc độ kim cương bị phân hủy bởi coban thành than chì sẽ rất cao. Dữ liệu thực nghiệm cho thấy nhiệt độ hàn khoan giới hạn chính xác phụ thuộc vào chủng loại của PCD, nói chung, nhiệt độ hàn khoan giới hạn giảm khi kích thước hạt kim cương giảm.

2. Hệ số giãn nở nhiệt

Lớp vật liệu của PCD là loại chất liệu giòn, khi hệ số giãn nở nhiệt của lớp vật liệu tầng và vật liệu thân dao chênh lệch quá lớn, sẽ sản sinh ra ứng lực trong, đồng thời có thể xảy ra khuyết tật hàn.

Vật liệu

Đường kính ban đầu

Đường kính dưới nhiệt độ 730℃

PCD

10

10.00317

WC-6%Co

10

10.00425

WC-12%Co

10

10.00477

Thép không gỉ 17-4PH

10

10.00788

Thép không gỉ

10

10.01256

Thép không gỉ

10

10.01299

3. Thiết kế máng dao

Nếu đầu cắt phải treo nhô ra khỏi thân dao cắt, thì khuyến nghị chiều dài của đầu treo ra phải nhỏ hơn 100 μm để tránh các vết nứt trong quá trình hàn.

4. Diện tích hàn

Đối với các dụng cụ được hàn, khuyến nghị diện tích hàn (đơn vị tính bằng mm2) > 100*f*ap, để đảm bảo rằng lưỡi dao có thể chịu được tải cắt.

5. Hàn liệu

Nhiệt độ khi hàn tần số cao của các dụng cụ PCD không được vượt quá 720℃ để tránh làm cho lớp kim cương bị than chì hóa, điều này sẽ làm cho lớp kim cương bị phá hủy vì nhiệt, từ đó sẽ ảnh hưởng đến chất lượng bề mặt của dụng cụ PCD và làm giảm tuổi thọ sử dụng. Bởi vậy, kiến nghị khi hàn dụng cụ PCD thường nên lựa chọn sử dụng chất liệu Ag ở nhiệt độ thấp, nhiệt độ nóng chảy khoảng 680-705℃, nhiệt độ làm việc khoảng 690℃ và cường độ cắt là 250-300 MPa.

6. Chất trợ hàn

Chất trợ hàn có thể loại bỏ oxit trên bề mặt của hợp kim cứng và ngăn nó bị oxy hóa trong quá trình gia nhiệt, điều này góp phần làm ẩm phôi hàn tốt hơn. Kiến nghị nhiệt độ làm việc của chất trợ hàn cần tương đương với nhiệt độ của vật hàn; nhiệt độ làm việc ban đầu của chất trợ hàn thấp hơn nhiệt độ làm việc ban đầu của vật hàn; ví dụ, nhiệt độ nóng chảy của vật hàn là 680-705℃, nhiệt độ làm việc của chất trợ hàn là 650-750℃.

7. Thời gian giữ nhiệt hàn

Ngay cả ở nhiệt độ hàn tương đối thấp thì vẫn duy trì thời gian nhiệt độ ổn định tương đối dài, lớp kim cương sẽ chịu thiệt hại do nhiệt tương đối nghiêm trọng. Với sự gia tăng của thời gian nhiệt độ ổn định khi hàn, coban và oxit của nó trên bề mặt kim cương tăng dần, khi thời gian nhiệt độ ổn định được kéo dài đến 60 giây, các nếp nhăn và đốm đen do quá trình oxy hóa sẽ xuất hiện trên các hạt kim cương, thiệt hại do nhiệt của lớp kim cương sẽ tăng lên. Tổn hại do nhiệt sẽ ảnh hưởng đến độ phẳng bề mặt của lớp kim cương, làm tăng hệ số ma sát mặt dao trước của dụng cụ, từ đó làm giảm tuổi thọ sử dụng của dụng cụ và ảnh hưởng đến chất lượng bề mặt của phôi. Bởi vậy, trong khi đảm bảo cường độ hàn, quá trình hàn cảm ứng tần số cao của dụng cụ PCD nên sử dụng thời gian nhiệt độ ổn định ngắn để đảm bảo hiệu suất của dụng cụ PCD.

8. Độ bóng của giao diện

Độ bóng của giao diện có ảnh hưởng lớn đến độ ẩm của vật liệu hàn. Thứ tự độ ẩm của vật liệu hàn tại giao diện là: Bề mặt bóng > bề mặt mài > bề mặt phun cát mịn > bề mặt phun cát thô. Bởi vì độ nhám của bề mặt hàn càng nhỏ, lực cản lưu động của vật hàn càng nhỏ, trải ra sẽ đầy, hiệu quả làm ướt vật liệu cơ bản càng tốt.

Tóm lại, các yếu tố ảnh hưởng chính đến chất lượng hàn cao tần PCD là: chủng loại vật liệu hàn, nhiệt độ hàn, kỹ thuật giữ điện hàn, v.v ... Trong ứng dụng thực tế, kỹ thuật hàn cần được xác định theo nhãn hiệu PCD khác nhau để có được dụng cụ hàn chất lượng cao.

 

TOP