Роль железного порошка в алмазных инструментах

Роль железного порошка в алмазных инструментах

Железный порошок является базовым компонентом, который используется в наибольших количествах и с наименьшими затратами в составах матриц алмазных инструментов. Он широко используется в горячем-спеченном алмазном инструменте-, таком как каменные шлифовальные блоки, сверла по бетону и сегменты пильных полотен-часто в сочетании с медью, оловом, кобальтом и никелем. В зависимости от механизмов спекания и производственной практики его роль можно разделить на три области: преимущества, недостатки и аспекты обработки.

(Уменьшенный железный порошок)

 

 

1 Снижает затраты на сырье и оптимизирует экономику рецептуры

• Железный порошок значительно дешевле порошков кобальта или-меди высокой чистоты. Будучи основным наполнителем, добавляемым в больших количествах, он резко снижает стоимость исходного сырья, что делает его наиболее важным недорогим базовым ингредиентом для массового производства алмазных инструментов.

 

2 Регулирует твердость матрицы и износостойкость для различных заготовок.
Железо обладает умеренной твердостью; добавление соответствующих количеств повышает износостойкость матрицы.

• Составы с высоким-железом. Повышенная износостойкость матрицы делает их пригодными для обработки гранита,-высокопрочного бетона и твердых оснований из-кварца, тем самым замедляя расход матрицы и продлевая срок службы инструмента.
• Пониженное содержание железа. В результате получается более мягкая матрица с более быстрой самозаточкой-, что делает ее подходящей для более мягких материалов, таких как мрамор и роскошные камни.

 

3 Улучшает производительность спекания и способствует жидкофазному спеканию-

• Железо может образовывать с оловом и медью фазы сплава с низкой-точкой-плавления. В стандартном диапазоне температур спекания при горячем -прессовании (760–830 градусов) он способствует металлургическому соединению между частицами порошка и увеличивает плотность матрицы. Восстановленный порошок железа неправильной формы обеспечивает превосходное механическое сцепление по сравнению с распыленным железным порошком, тем самым повышая прочность сырца при формовке.

 

4 Улучшает механическое удержание алмазных частиц
После спекания матрица на основе железа- демонстрирует превосходные способности к механическому сцеплению. При правильном составе матрица прочно инкапсулирует алмазные частицы, задерживая преждевременное выдергивание алмаза-во время шлифования; удержание еще больше улучшается при использовании с алмазами с титановым-покрытием.

5 Регулирует ударную вязкость матрицы

• По сравнению с матрицами на основе чистой меди-добавление железа повышает ударную вязкость. Это делает сегменты и шлифовальные блоки менее склонными к хрупкому разрушению или сколам при обработке железобетона или камня с неравномерным распределением заполнителя.

 

Ключевые соображения по разработке рецептуры
1 Подверженность окислению

• Железный порошок очень легко окисляется; воздействие влаги или недостаточная атмосферная защита при спекании приводит к образованию оксидов железа. Эти оксиды накапливаются на границах зерен, ослабляя связи между частицами порошка и вызывая пустоты или трещины внутри матрицы, что приводит к отслаиванию песка и снижению прочности матрицы. Следовательно, необходимы более строгие меры для предотвращения окисления во время смешивания, хранения и спекания.

 

2 Чрезмерное выделение тепла при трении и риск термической деградации алмаза

• Железо имеет умеренную теплопроводность, что приводит к сильному выделению тепла при трении при шлифовании. При непрерывной обработке с большими-нагрузками локальные температуры резко повышаются, что легко приводит к графитизации и потускнению алмаза. При обработке мягких роскошных камней или светлого-мрамора отдельные железные опилки могут окисляться, образуя пятна ржавчины, вызывая необратимые желтые пятна на поверхности камня.

 

3 Чрезмерное содержание железа приводит к хрупкости матрицы и плохой самозаточке-

• Если доля железного порошка слишком высока, матрица становится слишком твердой и теряет способность-самозатачиваться. После длительного шлифования поверхность матрицы становится полированной; алмазы не обнажают новые режущие кромки, что приводит к проскальзыванию и снижению производительности резки.

 

4 Значительное влияние размера и морфологии частиц на характеристики обработки

• Крупнодисперсный сферический порошок железа обеспечивает хорошую сыпучесть, но демонстрирует плохую уплотняемость и низкую спекающую активность. Мелкозернистый восстановленный железный порошок обладает высокой спекающей активностью и хорошей уплотняемостью, но страдает плохой сыпучестью и неравномерным распределением порошка, что может привести к несоответствию веса в сегментах измельчения.

 

 

1. Восстановленный железный порошок: Пористые частицы неправильной формы с высокой спекающей активностью; основной выбор для сегментов шлифования камня в Китае.
2. Распыленный железный порошок: Сферические частицы с превосходной сыпучестью; подходит для полностью автоматизированного непрерывного формования, хотя активность спекания относительно низкая.
3. Сценарии применения:

• Шлифовальные сегменты на металлической-связке для гранита и сверл общего-бетона общего назначения: составы со средним-до-высоким содержанием железа, обеспечивающие баланс между износостойкостью и стоимостью.
• Шлифовальные сегменты с мягкой-матрицей для мрамора и элитного камня: уменьшенная доля железного порошка и увеличенное содержание меди для минимизации риска ржавчины и улучшения самозаточки-.
• Ударные-сверлильные зубья для свайных фундаментов: умеренно пониженное содержание железа с повышенным содержанием кобальта и никеля для повышения прочности и предотвращения сколов зубьев.

 

(Сегмент алмазных сверл)

 

Краткое резюме
Основная ценность железного порошка заключается в его способности образовывать матричный каркас принизкая стоимость при регулировании износостойкости и плотности спекания.

К его преимуществам относятся высокая-экономичность, умеренная износостойкость и приличная прочность; его недостатками являются склонность к окислению и загрязнению ржавчиной, а также риск растрескивания и скольжения матрицы при чрезмерном использовании. Инженеры по разработке рецептур сбалансируют остроту резки, срок службы и производственные затраты, регулируя содержание железного порошка и размер частиц-часто в сочетании с медными, оловянными, кобальтовыми и никелевыми системами-в соответствии с конкретными условиями эксплуатации при работе с камнем или бетоном.