ग्रेफाइट और हीरे के पॉलीक्रिस्टलाइन का ब्रेज़िंग

(1) ब्रेज़िंग की विशेषताएं: ग्रेफाइट और डायमंड पॉलीक्रिस्टलाइन की ब्रेज़िंग में आने वाली समस्याएं सिरेमिक ब्रेज़िंग में आने वाली समस्याओं के समान ही होती हैं। धातु की तुलना में, सोल्डर ग्रेफाइट और डायमंड पॉलीक्रिस्टलाइन पदार्थों को आसानी से गीला नहीं कर पाता है, और इसका ऊष्मीय प्रसार गुणांक सामान्य संरचनात्मक पदार्थों से बहुत अलग होता है। इन दोनों को सीधे हवा में गर्म किया जाता है, और तापमान 400 ℃ से अधिक होने पर ऑक्सीकरण या कार्बनीकरण हो सकता है। इसलिए, वैक्यूम ब्रेज़िंग का उपयोग किया जाना चाहिए, और वैक्यूम का दबाव 10⁻¹pa से कम नहीं होना चाहिए। चूंकि दोनों की मजबूती अधिक नहीं होती है, इसलिए ब्रेज़िंग के दौरान ऊष्मीय तनाव होने पर दरारें पड़ सकती हैं। कम ऊष्मीय प्रसार गुणांक वाली ब्रेज़िंग फिलर धातु का चयन करने का प्रयास करें और शीतलन दर को सख्ती से नियंत्रित करें। चूंकि ऐसी सामग्रियों की सतह साधारण ब्रेज़िंग फिलर धातुओं द्वारा आसानी से गीली नहीं होती है, इसलिए ब्रेज़िंग से पहले सतह संशोधन (वैक्यूम कोटिंग, आयन स्पटरिंग, प्लाज्मा स्प्रेइंग और अन्य विधियों) द्वारा ग्रेफाइट और हीरे की बहुक्रिस्टलीय सामग्रियों की सतह पर 2.5 ~ 12.5um मोटी W, Mo और अन्य तत्वों की एक परत जमा की जा सकती है और उनके साथ संबंधित कार्बाइड बनाए जा सकते हैं, या उच्च सक्रियता वाले ब्रेज़िंग फिलर धातुओं का उपयोग किया जा सकता है।

ग्रेफाइट और हीरे की कई किस्में होती हैं, जो कणों के आकार, घनत्व, शुद्धता और अन्य पहलुओं में भिन्न होती हैं, और उनके ब्रेज़िंग गुण भी अलग-अलग होते हैं। इसके अलावा, यदि बहुक्रिस्टलीय हीरे की सामग्री का तापमान 1000 ℃ से अधिक हो जाता है, तो बहुक्रिस्टलीय घिसाव अनुपात कम होने लगता है, और 1200 ℃ से अधिक तापमान पर यह अनुपात 50% से अधिक कम हो जाता है। इसलिए, हीरे की वैक्यूम ब्रेज़िंग करते समय, ब्रेज़िंग तापमान को 1200 ℃ से नीचे नियंत्रित किया जाना चाहिए, और वैक्यूम का दबाव 5 × 10⁻² Pa से कम नहीं होना चाहिए।

(2) ब्रेज़िंग फिलर धातु का चयन मुख्य रूप से उपयोग और सतह प्रसंस्करण पर आधारित होता है। जब इसे ऊष्मा-प्रतिरोधी सामग्री के रूप में उपयोग किया जाता है, तो उच्च ब्रेज़िंग तापमान और अच्छी ऊष्मा प्रतिरोधकता वाली ब्रेज़िंग फिलर धातु का चयन किया जाना चाहिए; रासायनिक संक्षारण-प्रतिरोधी सामग्रियों के लिए, कम ब्रेज़िंग तापमान और अच्छी संक्षारण प्रतिरोधकता वाली ब्रेज़िंग फिलर धातुओं का चयन किया जाता है। सतह धातुकरण उपचार के बाद ग्रेफाइट के लिए, उच्च तन्यता और अच्छी संक्षारण प्रतिरोधकता वाले शुद्ध तांबे के सोल्डर का उपयोग किया जा सकता है। चांदी आधारित और तांबे आधारित सक्रिय सोल्डर में ग्रेफाइट और हीरे के लिए अच्छी गीलापन और तरलता होती है, लेकिन ब्रेज़्ड जोड़ का सेवा तापमान 400 ℃ से अधिक होना मुश्किल है। 400 ℃ और 800 ℃ के बीच उपयोग किए जाने वाले ग्रेफाइट घटकों और हीरे के औजारों के लिए, आमतौर पर सोने आधारित, पैलेडियम आधारित, मैंगनीज आधारित या टाइटेनियम आधारित फिलर धातुओं का उपयोग किया जाता है। 800 ℃ और 1000 ℃ के बीच उपयोग किए जाने वाले जोड़ों के लिए, निकल आधारित या ड्रिल आधारित फिलर धातुओं का उपयोग किया जाना चाहिए। जब ग्रेफाइट घटकों का उपयोग 1000 ℃ से ऊपर किया जाता है, तो शुद्ध धातु भराव धातु (Ni, PD, Ti) या मिश्र धातु भराव धातु जिनमें मोलिब्डेनम, Mo, Ta और अन्य तत्व होते हैं जो कार्बन के साथ कार्बाइड बना सकते हैं, का उपयोग किया जा सकता है।

सतह उपचार रहित ग्रेफाइट या हीरे के लिए, तालिका 16 में दिए गए सक्रिय फिलर धातुओं का उपयोग सीधे ब्रेज़िंग के लिए किया जा सकता है। इनमें से अधिकांश फिलर धातुएँ टाइटेनियम आधारित द्विआधारी या त्रिआधारी मिश्रधातुएँ हैं। शुद्ध टाइटेनियम ग्रेफाइट के साथ तीव्र अभिक्रिया करता है, जिससे कार्बाइड की एक मोटी परत बन सकती है, और इसका रैखिक विस्तार गुणांक ग्रेफाइट से काफी भिन्न होता है, जिससे दरारें पड़ने की संभावना रहती है, इसलिए इसे सोल्डर के रूप में उपयोग नहीं किया जा सकता है। टाइटेनियम में क्रोमियम और निकेल मिलाने से गलनांक कम हो जाता है और सिरेमिक के साथ इसकी तन्यता में सुधार होता है। टाइटेनियम एक त्रिआधारी मिश्रधातु है, जो मुख्य रूप से टाइटेनियम-ज्वारीय से बना होता है, जिसमें टाइटेनियम, नाइब्रोम और अन्य तत्व मिलाए जाते हैं। इसका रैखिक विस्तार गुणांक कम होता है, जिससे ब्रेज़िंग तनाव कम हो जाता है। मुख्य रूप से टाइटेनियम-कम्प्यूटन से बना त्रिआधारी मिश्रधातु ग्रेफाइट और स्टील की ब्रेज़िंग के लिए उपयुक्त है, और इससे बने जोड़ में उच्च संक्षारण प्रतिरोध होता है।

तालिका 16 में ग्रेफाइट और हीरे की सीधी ब्रेज़िंग के लिए ब्रेज़िंग फिलर धातुओं का विवरण दिया गया है।

(3) ब्रेज़िंग प्रक्रिया: ग्रेफाइट की ब्रेज़िंग विधियों को दो श्रेणियों में विभाजित किया जा सकता है: एक है सतह धातुकरण के बाद ब्रेज़िंग, और दूसरी है सतह उपचार के बिना ब्रेज़िंग। चाहे कोई भी विधि अपनाई जाए, संयोजन से पहले वेल्डमेंट का पूर्व-उपचार किया जाना चाहिए, और ग्रेफाइट सामग्री की सतह पर मौजूद संदूषकों को अल्कोहल या एसीटोन से साफ किया जाना चाहिए। सतह धातुकरण ब्रेज़िंग के मामले में, प्लाज्मा स्प्रेइंग द्वारा ग्रेफाइट की सतह पर Ni, Cu या Ti, Zr या मोलिब्डेनम डिसिलिसाइड की एक परत चढ़ाई जानी चाहिए, और फिर ब्रेज़िंग के लिए तांबे आधारित फिलर धातु या चांदी आधारित फिलर धातु का उपयोग किया जाना चाहिए। सक्रिय सोल्डर के साथ प्रत्यक्ष ब्रेज़िंग वर्तमान में सबसे व्यापक रूप से उपयोग की जाने वाली विधि है। तालिका 16 में दिए गए सोल्डर के अनुसार ब्रेज़िंग तापमान का चयन किया जा सकता है। सोल्डर को ब्रेज़्ड जोड़ के मध्य में या एक सिरे के पास लगाया जा सकता है। उच्च तापीय विस्तार गुणांक वाली धातु के साथ ब्रेज़िंग करते समय, एक निश्चित मोटाई के Mo या Ti का उपयोग मध्यवर्ती बफर परत के रूप में किया जा सकता है। ब्रेज़िंग प्रक्रिया के दौरान ऊष्मा के प्रवाह में संक्रमण परत प्लास्टिक विरूपण उत्पन्न कर सकती है, ऊष्मीय तनाव को अवशोषित कर सकती है और ग्रेफाइट में दरार पड़ने से बचा सकती है। उदाहरण के लिए, ग्रेफाइट और हेस्टेलॉयिन घटकों की वैक्यूम ब्रेज़िंग में Mo का उपयोग संक्रमण जोड़ के रूप में किया जाता है। पिघले हुए लवणों के संक्षारण और विकिरण के प्रति अच्छी प्रतिरोधक क्षमता वाले B-pd60ni35cr5 सोल्डर का उपयोग किया जाता है। ब्रेज़िंग का तापमान 1260 ℃ होता है और इसे 10 मिनट तक बनाए रखा जाता है।

प्राकृतिक हीरे को b-ag68.8cu16.7ti4.5, b-ag66cu26ti8 और अन्य सक्रिय सोल्डर के साथ सीधे ब्रेज़ किया जा सकता है। ब्रेज़िंग वैक्यूम या कम आर्गन सुरक्षा के तहत की जानी चाहिए। ब्रेज़िंग तापमान 850 ℃ से अधिक नहीं होना चाहिए, और तेज़ हीटिंग दर का चयन किया जाना चाहिए। इंटरफ़ेस पर एक निरंतर मोटी परत बनने से बचने के लिए ब्रेज़िंग तापमान पर होल्डिंग समय बहुत लंबा नहीं होना चाहिए (आमतौर पर लगभग 10 सेकंड)। हीरे और मिश्र धातु इस्पात की ब्रेज़िंग करते समय, अत्यधिक तापीय तनाव के कारण हीरे के कणों को होने वाले नुकसान को रोकने के लिए संक्रमण के लिए प्लास्टिक इंटरलेयर या कम विस्तार मिश्र धातु परत को जोड़ा जाना चाहिए। अति परिशुद्धता मशीनिंग के लिए टर्निंग टूल या बोरिंग टूल ब्रेज़िंग प्रक्रिया द्वारा निर्मित होते हैं, जिसमें स्टील बॉडी पर 20 ~ 100 मिलीग्राम छोटे कण वाले हीरे को ब्रेज़ किया जाता है, और ब्रेज़िंग जोड़ की संयुक्त शक्ति 200 ~ 250 एमपीए तक पहुँचती है।

पॉलीक्रिस्टलाइन डायमंड को ज्वाला, उच्च आवृत्ति या निर्वात विधि से ब्रेज़ किया जा सकता है। धातु या पत्थर काटने के लिए डायमंड सर्कुलर सॉ ब्लेड के लिए उच्च आवृत्ति ब्रेज़िंग या ज्वाला ब्रेज़िंग विधि उपयुक्त है। कम गलनांक वाले Ag Cu Ti सक्रिय ब्रेज़िंग फिलर धातु का चयन किया जाना चाहिए। ब्रेज़िंग तापमान 850 ℃ से नीचे नियंत्रित किया जाना चाहिए, तापन समय बहुत लंबा नहीं होना चाहिए और शीतलन दर धीमी होनी चाहिए। पेट्रोलियम और भूवैज्ञानिक ड्रिलिंग में उपयोग किए जाने वाले पॉलीक्रिस्टलाइन डायमंड बिट्स की कार्य परिस्थितियाँ कठिन होती हैं और उन पर भारी प्रभाव पड़ता है। निकेल आधारित ब्रेज़िंग फिलर धातु का चयन किया जा सकता है और निर्वात ब्रेज़िंग के लिए शुद्ध तांबे की पन्नी को अंतर्परत के रूप में उपयोग किया जा सकता है। उदाहरण के लिए, 350 ~ 400 कैप्सूल Ф 4.5 ~ 4.5 मिमी स्तंभकार पॉलीक्रिस्टलाइन डायमंड को 35CrMo या 40CrNiMo स्टील के छिद्रों में ब्रेज़ करके काटने वाले दांत बनाए जाते हैं। वैक्यूम ब्रेज़िंग विधि अपनाई जाती है, और वैक्यूम का स्तर 5 × 10⁻² Pa से कम नहीं होता है, ब्रेज़िंग तापमान 1020 ± 5 ℃ होता है, होल्डिंग समय 20 ± 2 मिनट होता है, और ब्रेज़िंग जोड़ की कतरनी शक्ति 200mpa से अधिक होती है।

ब्रेज़िंग के दौरान, वेल्ड किए गए धातु के ऊपरी भाग को ग्रेफाइट या पॉलीक्रिस्टलाइन पदार्थ पर दबाने के लिए, वेल्ड किए गए धातु के स्वयं के भार का यथासंभव उपयोग संयोजन और स्थिति निर्धारण के लिए किया जाना चाहिए। स्थिति निर्धारण के लिए फिक्स्चर का उपयोग करते समय, फिक्स्चर की सामग्री ऐसी होनी चाहिए जिसका तापीय विस्तार गुणांक वेल्ड किए गए धातु के तापीय विस्तार गुणांक के समान हो।