Η πυροσυσσωμάτωση με θερμή-πρέσσα είναι επί του παρόντος η πιο διαδεδομένη και θεμελιώδης διαδικασία για την κατασκευή λεπίδων πριονιού με διαμάντια, ιδιαίτερα εκείνων που έχουν σχεδιαστεί για την κοπή πέτρας και σκυροδέματος. Μπορεί να γίνει κατανοητό ως μια ενιαία, ακριβής διαδικασία που συνδυάζει σφυρηλάτηση και χύτευση.
1. Ορισμός της διαδικασίας πυροσυσσωμάτωσης με θερμή πρέσα
Η τεχνολογία πυροσυσσωμάτωσης με θερμή πρέσα συνιστά μια διαδικασία μεταλλουργίας σκόνης όπου οι σύνθετες σκόνες διαμαντιού και μεταλλικής μήτρας υποβάλλονται ταυτόχρονα σε υψηλές θερμοκρασίες και μηχανική πίεση μονής κατεύθυνσης μέσα σε μία μόνο θερμή πρέσα κάτω από προστατευτική ατμόσφαιρα. Αυτή η συνδυασμένη θερμική και μηχανική δράση προκαλεί ταχεία πύκνωση, αποδίδοντας πλήρως συμπαγείς,-κεφαλές σύνθετων εργαλείων υψηλής αντοχής. Ουσιαστικά, περιλαμβάνει «θέρμανση και συμπίεση ταυτόχρονα για να επιτευχθεί ένα-σχηματισμός ενός βήματος».
2. Λεπτομερή βήματα της διαδικασίας πυροσυσσωμάτωσης με θερμή πρέσα
1) Υλικά και ανάμειξη
Σκόνη μήτρας: Συνήθως αποτελείται από πολλαπλές σκόνες μετάλλων. Υλικά πλαισίου: Βολφράμιο, καρβίδιο βολφραμίου, κοβάλτιο, σκόνη σιδήρου - παρέχουν σκληρότητα και αντοχή στη φθορά. Συνδετικά μέταλλα: Κοβάλτιο, νικέλιο – παρουσιάζουν καλές ιδιότητες διαβροχής και συγκράτησης για το διαμάντι. Μέταλλα χαμηλού-σημείου τήξης-: Χαλκός, κασσίτερος, μαγγάνιο, άργυρος κ.λπ. – σχηματίζουν μια υγρή φάση κατά τη διάρκεια της πυροσυσσωμάτωσης για την προώθηση της πύκνωσης.
Διαμάντια: Επιλέξτε την κατάλληλη ποιότητα, μέγεθος κόκκου και συγκέντρωση με βάση το υλικό κοπής.
Ανακατέψτε καλά τις σκόνες μήτρας με τα επιλεγμένα σωματίδια διαμαντιού σε μια μηχανή ανάμειξης.
2) Χύτευση
Η μικτή σκόνη φορτώνεται σε καλούπια γραφίτη υψηλής-αντοχής. Τα καλούπια γραφίτη παρουσιάζουν εξαιρετική αντίσταση σε υψηλές-θερμοκρασίες, αυτο-λιπαντικές ιδιότητες και ηλεκτρική αγωγιμότητα.
Το σχήμα της κοιλότητας του καλουπιού καθορίζει τις τελικές διαστάσεις και τη μορφή του κοπτικού εργαλείου.
3) Πυροσυσσωμάτωση εν θερμώ
Τοποθέτηση: Τοποθετήστε το γεμισμένο καλούπι με σκόνη- μεταξύ της άνω και κάτω κεφαλής πρέσας της μηχανής πυροσυσσωμάτωσης με θερμή πρέσα.
Εκκένωση ή έκπλυση προστατευτικού αερίου: Εκκενώστε τον θάλαμο του κλιβάνου ή εισαγάγετε υδρογόνο ή αέριο άζωτο για να αποτρέψετε την οξείδωση μετάλλων και διαμαντιών σε υψηλές θερμοκρασίες.
Θέρμανση: Θερμάνετε το καλούπι και τη σκόνη στη θερμοκρασία πυροσυσσωμάτωσης (συνήθως 700 μοίρες - 1000 μοίρες ) μέσω θέρμανσης με αντίσταση από το ίδιο το καλούπι γραφίτη ή με επαγωγική θέρμανση. Αυτή η θερμοκρασία υπερβαίνει το σημείο τήξης των μετάλλων χαμηλού-σημείου τήξης- εντός της μήτρας, αλλά παραμένει πολύ κάτω από το σταθερό όριο θερμοκρασίας του διαμαντιού (είναι απαραίτητος ο αυστηρός έλεγχος, διαφορετικά συμβαίνει γραφιτοποίηση του διαμαντιού).
Πίεση: Ταυτόχρονα με τη θέρμανση ή με την επίτευξη μιας καθορισμένης θερμοκρασίας, εφαρμόζεται μονοκατευθυντική αξονική πίεση (συνήθως 10–30 MPa) στο καλούπι μέσω ενός υδραυλικού συστήματος.
Διατήρηση ισοθερμικής πίεσης: Διατηρήστε τη διαδικασία σε μια προκαθορισμένη θερμοκρασία και πίεση για μια καθορισμένη διάρκεια, κατά την οποία συμβαίνουν κρίσιμοι μετασχηματισμοί. Σχηματίζεται μια υγρή φάση, με τα μέταλλα χαμηλού σημείου τήξης-(όπως ο χαλκός ή ο κασσίτερος) να υγροποιούνται για να δημιουργηθεί ένα υγρό μεταλλικό φιλμ που περιβάλλει σωματίδια στερεής σκόνης και διαμάντι. Υπό πίεση και λίπανση σε υγρή-φάση, τα στερεά σωματίδια υφίστανται αναδιάταξη και συμπύκνωση καθώς ολισθαίνουν και επανατοποθετούνται, γεμίζοντας κενά. Ατομική διάχυση και κράμα: Διαφορετικά μεταλλικά στοιχεία διαλύονται και διαχέονται εντός της υγρής φάσης, σχηματίζοντας νέες κραματοποιημένες φάσεις. Τα σωματίδια του διαμαντιού παγιδεύονται, με το λιωμένο υλικό της μήτρας να βρέχει και να τα περιβάλλει. Κατά την ψύξη, αυτή η διαδικασία ενσωματώνει μηχανικά τα διαμάντια ενώ δημιουργεί χημικούς δεσμούς (π.χ. το κοβάλτιο παρουσιάζει ισχυρή συγγένεια για τον άνθρακα μέσα στο διαμάντι).
4) Ψύξη και ξεκαλούπωμα
Σταματήστε τη θέρμανση και ψύξτε υπό πίεση ή μετά από αποσυμπίεση. Αφαιρέστε την πυκνά συντηγμένη, σχηματισμένη κεφαλή κοπής από το καλούπι.
5) Επακόλουθη επεξεργασία
Μετά το τρίψιμο και τον καθαρισμό, η κεφαλή κοπής συνδέεται σε ένα ατσάλινο υπόστρωμα για να σχηματιστεί μια πλήρης λεπίδα πριονιού διαμαντιού.
