(1) Litavimo charakteristikos. Grafito ir polikristalinio deimanto litavimo problemos labai panašios į tas, su kuriomis susiduriama lituojant keramiką. Lyginant su metalu, grafito ir polikristalinio deimanto lydmetalį sunkiau sudrėkinti, o jo šiluminio plėtimosi koeficientas labai skiriasi nuo įprastų konstrukcinių medžiagų. Jos abi kaitinamos tiesiogiai ore, o oksidacija arba karbonizacija įvyksta, kai temperatūra viršija 400 ℃. Todėl reikia naudoti vakuuminį litavimą, o vakuumo laipsnis neturi būti mažesnis nei 10⁻¹⁸Pa. Kadangi abiejų stipris nėra didelis, jei litavimo metu atsiranda šiluminis įtempis, gali atsirasti įtrūkimų. Stenkitės pasirinkti litavimo užpildą su mažu šiluminio plėtimosi koeficientu ir griežtai kontroliuoti aušinimo greitį. Kadangi tokių medžiagų paviršių sunku sudrėkinti įprastais litavimo priedais, prieš litavimą ant grafito ir deimantų polikristalinių medžiagų paviršiaus modifikuojant paviršių (vakuuminiu dengimu, jonų purškimu, plazminiu purškimu ir kitais metodais) galima nusodinti 2,5–12,5 μm storio W, Mo ir kitų elementų sluoksnį ir su jais suformuoti atitinkamus karbidus arba galima naudoti didelio aktyvumo litavimo priedus.
Grafitas ir deimantas turi daug rūšių, kurios skiriasi dalelių dydžiu, tankiu, grynumu ir kitais aspektais, taip pat turi skirtingas litavimo savybes. Be to, jei polikristalinių deimantų medžiagų temperatūra viršija 1000 ℃, polikristalinių dilimo koeficientas pradeda mažėti, o kai temperatūra viršija 1200 ℃, dilimo koeficientas sumažėja daugiau nei 50%. Todėl, lituojant deimantus vakuuminiu būdu, litavimo temperatūra turi būti kontroliuojama žemiau 1200 ℃, o vakuumo laipsnis neturi būti mažesnis nei 5 × 10-2Pa.
(2) Litavimo užpildo metalo pasirinkimas daugiausia priklauso nuo naudojimo ir paviršiaus apdorojimo. Kai naudojamas kaip karščiui atspari medžiaga, reikia rinktis aukštos litavimo temperatūros ir atsparumo karščiui litavimo užpildą; cheminėms korozijai atsparioms medžiagoms parenkami žemos litavimo temperatūros ir atsparumo korozijai litavimo užpildai. Grafitui po paviršiaus metalizavimo apdorojimo galima naudoti gryno vario lydmetalį, pasižymintį dideliu tąsumu ir atsparumu korozijai. Sidabro ir vario pagrindu pagamintas aktyvus lydmetalis gerai drėkina ir lydo grafitą bei deimantus, tačiau litavimo jungčių darbinė temperatūra sunkiai viršija 400 ℃. Grafito komponentams ir deimantiniams įrankiams, naudojamiems 400 ℃–800 ℃ temperatūroje, paprastai naudojami aukso, paladžio, mangano arba titano pagrindo užpildai. Jungtims, naudojamoms 800 ℃–1000 ℃ temperatūroje, reikia naudoti nikelio arba gręžimo pagrindu pagamintus užpildus. Kai grafito komponentai naudojami aukštesnėje nei 1000 ℃ temperatūroje, gali būti naudojami gryni metaliniai užpildai (Ni, PD, Ti) arba lydiniai, kurių sudėtyje yra molibdeno, Mo, Ta ir kitų elementų, kurie gali sudaryti karbidus su anglimi.
Grafitui arba deimantams be paviršiaus apdorojimo tiesioginiam litavimui gali būti naudojami 16 lentelėje pateikti aktyvūs užpildo metalai. Dauguma šių užpildo metalų yra titano pagrindu pagaminti dvinariai arba trinariai lydiniai. Grynas titanas stipriai reaguoja su grafitu, todėl gali sudaryti labai storą karbido sluoksnį, o jo linijinio plėtimosi koeficientas gana skiriasi nuo grafito, kuriame lengva sukelti įtrūkimus, todėl jis negali būti naudojamas kaip litavimo medžiaga. Cr ir Ni pridėjimas prie Ti gali sumažinti lydymosi temperatūrą ir pagerinti keramikos drėkinamumą. Ti yra trinaris lydinys, daugiausia sudarytas iš TiZr, pridėjus TA, Nb ir kitų elementų. Jis turi mažą linijinio plėtimosi koeficientą, kuris gali sumažinti litavimo įtempį. Trinaris lydinys, daugiausia sudarytas iš TiCu, tinka grafito ir plieno litavimui, o jungtis yra labai atspari korozijai.
16 lentelė. Litavimo užpildai grafito ir deimantų tiesioginiam litavimui.
(3) Litavimo procesas. Grafito litavimo metodus galima suskirstyti į dvi kategorijas: litavimą po paviršiaus metalizavimo ir litavimą be paviršiaus apdorojimo. Nepriklausomai nuo naudojamo metodo, suvirinimo siūlė prieš surinkimą turi būti apdorojama, o grafito medžiagų paviršiaus teršalai nuvalomi alkoholiu arba acetonu. Paviršiaus metalizavimo litavimo atveju ant grafito paviršiaus plazminiu purškimu uždedamas Ni, Cu arba Ti, Zr arba molibdeno disilicido sluoksnis, o tada litavimui naudojamas vario arba sidabro pagrindo užpildas. Šiuo metu plačiausiai naudojamas metodas yra tiesioginis litavimas aktyviuoju lydmetaliu. Litavimo temperatūrą galima pasirinkti pagal 16 lentelėje pateiktą lydmetalį. Lydmetalį galima įtvirtinti litavimo jungties viduryje arba šalia vieno galo. Lituojant metalu, turinčiu didelį šiluminio plėtimosi koeficientą, kaip tarpinį buferinį sluoksnį galima naudoti tam tikro storio Mo arba Ti. Pereinamasis sluoksnis gali sukelti plastinę deformaciją litavimo kaitinimo metu, sugerti terminį įtempį ir išvengti grafito įtrūkimų. Pavyzdžiui, molibdenas naudojamas kaip pereinamoji jungtis grafito ir hastelloino komponentų vakuuminiam litavimui. Naudojamas B-pd60ni35cr5 lydmetalis, atsparus išlydytos druskos korozijai ir spinduliuotei. Litavimo temperatūra yra 1260 ℃, ir ši temperatūra palaikoma 10 min.
Natūralius deimantus galima tiesiogiai lituoti b-ag68.8cu16.7ti4.5, b-ag66cu26ti8 ir kitais aktyviais lydmetaliais. Litavimas turi būti atliekamas vakuume arba esant mažam argono kiekiui. Litavimo temperatūra neturi viršyti 850 ℃, o kaitinimo greitis turėtų būti didesnis. Litavimo temperatūros palaikymo laikas neturėtų būti per ilgas (paprastai apie 10 s), kad sąsajoje nesusidarytų ištisinis erškėtrožės sluoksnis. Lituojant deimantus ir legiruotą plieną, pereinamajam laikotarpiui reikia pridėti plastikinį tarpsluoksnį arba mažai plėtimosi lydinio sluoksnį, kad deimanto grūdeliai nebūtų pažeisti dėl per didelio terminio įtempio. Tekinimo arba gręžimo įrankiai, skirti itin tiksliam apdirbimui, gaminami litavimo būdu, kurio metu ant plieninio korpuso lituojama 20–100 mg smulkių deimanto dalelių, o litavimo jungties stipris siekia 200–250 mpa.
Polikristalinius deimantus galima lituoti liepsna, aukštu dažniu arba vakuumu. Deimantinio diskinio pjūklo geležtėms pjauti metalui arba akmeniui reikia naudoti aukšto dažnio arba liepsnos litavimą. Turi būti pasirinktas AgCuTi aktyvus litavimo užpildas, kurio lydymosi temperatūra žema. Litavimo temperatūra turi būti kontroliuojama žemiau 850 ℃, kaitinimo laikas neturi būti per ilgas, o aušinimo greitis turi būti lėtas. Naftos ir geologiniuose gręžiniuose naudojami polikristaliniai deimantiniai grąžtai yra prastos darbo sąlygos ir atlaiko dideles smūgines apkrovas. Vakuuminiam litavimui galima pasirinkti nikelio pagrindo litavimo užpildą, o kaip tarpsluoksnį galima naudoti gryną vario foliją. Pavyzdžiui, į 35CrMo arba 40CrNiMo plieno perforacijas lituojama 350–400 kapsulių, kurių skersmuo 4,5–4,5 mm, stulpelinis polikristalinis deimantas, kad susidarytų pjovimo dantys. Vakuuminis litavimas naudojamas, o vakuumo laipsnis yra ne mažesnis kaip 5 × 10-2Pa, litavimo temperatūra yra 1020 ± 5 ℃, laikymo laikas yra 20 ± 2 min., o litavimo jungties šlyties stipris yra didesnis nei 200 mpa.
Litavimo metu surinkimui ir pozicionavimui kiek įmanoma labiau turi būti naudojamas suvirinto elemento savasis svoris, kad metalinė dalis viršutinėje dalyje prispaustų grafitą arba polikristalinę medžiagą. Naudojant tvirtinimo elementą pozicionavimui, tvirtinimo elemento medžiaga turi būti tokia, kurios šiluminio plėtimosi koeficientas būtų panašus į suvirinto elemento.
Įrašo laikas: 2022 m. birželio 13 d.