Защо откриването на празноти е важно в спечени диамантени сегменти

Влиянието на микропразноти върху производителността на сегментите, устойчивостта на износване и цялостността на връзката

Миниатюрни въздушни джобове в спечелените диамантени сегменти сериозно влошават тяхната рязеща ефективност и обща якост. Тези малки празноти се превръщат в проблемни зони, където се натрупва напрежение по време на работа, което може значително да ускори износването — понякога дори да го удвои. Когато тези пори се появят точно на границата между диамантите и свързващия материал, цялата връзка се ослабва. Това означава, че диамантите започват да се откъсват преждевременно, а инструментите не служат почти толкова дълго, колкото би трябвало. Наблюдавали сме сегменти с само 2% порьозност, които режат гранит приблизително с 15% по-бавно, като освен това вибрациите са значително по-големи — около 25% допълнително. Друг сериозен проблем е, че тези пори по същество представляват потенциални места за възникване на пукнатини. При висок въртящ момент това увеличава вероятността от пълно разрушаване на инструмента. Затова проверката за тези скрити дефекти преди влагането на сегментите в употреба има толкова голямо значение. Ранното откриване на повредените елементи осигурява гладко функциониране и предотвратява опасни аварии в бъдеще.

Предизвикателства, уникални за спечелените диамантени композити: градиенти на плътността, интерфейси на зърна и граници на откриване на микронни вакуоли

Откриването на пори в спечени диамантени композити е по-сложно в сравнение с обикновените материали поради тези досадни разлики в плътността между диамантените зърна и металните свързващи фази. Несъответствието създава проблеми за ултразвуковата дефектоскопия, тъй като сигналите се разсейват и е трудно да се засекат микроскопични пори под 50 микрона. При изследване на границите на зърната, рентгеновите лъчи също срещат затруднения, тъй като дифракцията пречи. А не ни говорете за онези малки пори, които се намират близо до карбидни частици и просто предизвикват фалшиви сигнали. Повечето от съвременните методи едва ли могат да засекат неща под 10 микрона, което може да не звучи много, но повярвайте ми, тези миниатюрни празнини сериозно нарушават топлопреминаването и съкращават живота на инструмента. Освен това спечените композити притежават анизотропни свойства, така че обикновеното визуализиране не е достатъчно. Необходими са по-добри 3D техники, за да се различават истинските пори от нормалните промени в плътността. Цялата тази ситуация показва, че все още има сериозен недостатък в процесите за контрол на качеството при производството на висококачествени режещи инструменти.

Ултразвуково изпитване и сканираща акустична микроскопия за откриване на вакууми

Импулсно-ехо УЗ за откриване на обемни вакууми и локализация на дълбочината в плътни сегменти

Импулсно-ехо ултразвуковото изпитване работи много добре при търсене на въздушни джобове, по-големи от около 100 микрона, в тези спечени диамантени части. Методът изпраща ултразвукови вълни с висока честота в материала, след което измерва времето, необходимо за тяхното връщане. Това позволява на техниците да откриват скрити дефекти с голяма точност, обикновено с грешка около 0,1 милиметра. Това, което прави ултразвука толкова полезен, е способността на звуковите вълни да проникват през доста дебели материали. Това означава, че работниците във фабриката могат да проверяват тези здрави диамантено-метални композити, без да е необходимо да ги разрязват, само за да видят какво има вътре. Те могат буквално да сканират цели участъци наведнъж и да установяват къде може да се крият проблеми.

Сканираща акустична микроскопия (SAM) за откриване с висока разделителна способност на вакууми в микрометров мащаб на границите между диамант и свързващо вещество

Сканиращата акустична микроскопия, или накратко SAM, ни дава много по-добра детайлна картирана информация при изследване на миниатюрни празнини между диамантите и техните връзващи материали. Системата всъщност може да засича дефекти с размери до около 10 микрометра. Когато поставим фокусирани преобразуватели в специални резервоари, пълни с течност, SAM създава детайлни C-сканирани изображения, които показват къде са счупени връзките и къде има твърде голяма порьозност, поради разликите в начина, по който звуковите вълни се отразяват. Това, което наистина го прави ценно, е способността му да засича зони, в които се натрупват напрежения от тези миниатюрни празнини, по-малки от 50 микрометра. И знаете какво? Тези малки проблеми често довеждат до по-ранно счупване на инструмите по време на абразивни рязания, така че откриването им навреме спестява време и пари за подмяна.

Рентгенова радиография и компютърна томография за откриване и количествено определяне на празнини

Дигитална радиография за бързо сканиране на празнини и оценка на разпределението по размер

Цифровата рентгенова снимка позволява бързо мащабно сканиране на въздушни мехурчета в спечени диамантени части. Процесът създава двуизмерни изображения, показващи области с по-ниска плътност, което обикновено означава наличие на празноти. Повечето производители установяват, че този метод работи отлично за откриване на дефекти с размер над около 50 микрометра и за бърз преглед на разпространението на тези дефекти в различни партиди само за няколко минути. Затова много фабрики го използват първо при проверката на качеството на продукта. Но има един сериозен недостатък, който заслужава да бъде споменат. Тъй като цифровата радиография не предоставя достатъчно информация за дълбочината, по-малки дупки, скрити под други елементи, често остават незабелязани. Това може да бъде проблем особено при работа със сложни геометрии, при които структурите се припокриват в изображението.

Микро-КТ за 3D картиране на празноти, количествено определяне на обемната порьозност и морфологичен анализ

Микрокомпютърната томография (микро-КТ) осигурява изчерпателни 3D реконструкции на вътрешните структури на сегменти, използвайки хиляди рентгенови проекции. Този метод позволява:

• Точни обемни измервания на порьозността до 0,1%
• Подробен анализ на формата, ориентацията и повърхностната текстура на празнините
• Пространствено картиране на групировки на празнини в близост до критични интерфейси
  За разлика от двуизмерните методи, микро-КТ открива скрити празнини зад плътни фази и количествено определя тяхното влияние върху структурната цялост. С резолюции до 500 nm, той осигурява директна връзка между характеристиките на празнините и наблюдаваните модели на износване или пукнатини.

Избор на подходящ метод за откриване на празнини: Практически насоки за производителите

Изборът на подходяща техника за засичане на празноти зависи предимно от степента на детайлираност, която е от значение, спрямо скоростта, с която се нуждаем от отговори. Микро КТ дава изключителни резултати, когато се нуждаем от детайлни 3D изображения на разпределението на празноти или искаме да квантифицираме порьозност под 5 микрона. Резолуцията в диапазона от 0,1 до 1 микрон дава прозрение в структурите на материала, които други методи просто не могат да постигнат, и много производители постигат около 92% успех при намирането на скрити дефекти дори в много твърди материали. В ситуации, където скоростта има приоритет пред дълбочината, цифровата радиография засича празноти по-големи от 30 микрона със скорост 15 до 30 пъти по-бързо от микро КТ, въпреки че не показва точното местоположение на тези празноти под повърхността. Ако основната ни грижа е цялостността на връзката между слоевете, сканиращата акустична микроскопия (SAM) може да засече много малки празноти с размер от 1 микрон на определени места, докато импулсно-ехо ултразвукът обхваща по-големи празноти над 50 микрона в цели сечения. Винаги крос-проверявайте резултатите чрез различни методи, например чрез съпоставяне на резултатите от SAM с модели от микро КТ, за да се избегне пропускане на нещо важно. Не забравяйте и практичните аспекти – цените на оборудването варират силно, някои техники работят по-добре на по-малки проби в сравнение с големи партиди, и помислете дали традиционната металография има смисъл за потвърждаване на стандарти за контрол на качеството.