Anledningar till att upptäckt av håligheter är viktigt i sinterade diamantsegmenter

Inverkan av mikrohåligheter på segmentets prestanda, slitagebeständighet och bindningsintegritet

Små luftfickor inuti sinterade diamantsegment påverkar verkligen hur bra de skär och deras totala hållfasthet. Dessa små mellanrum blir problemzoner där spänningar byggs upp under användning, vilket kan göra att slitage sker mycket snabbare – ibland till och med fördubblas. När dessa porer dyker upp precis där diamanterna möter bindmaterialet blir hela förbindelsen svagare. Det innebär att diamanter lossnar för tidigt, och verktygen håller inte i nästan lika lång tid som de borde. Vi har sett segment med endast 2 % porositet prestera ungefär 15 % sämre vid sågning av granit, och vibrationerna ökar dessutom avsevärt – runt 25 % extra. Ett annat stort problem är att dessa porer i princip väntar på att sprickor ska börja bildas. Under situationer med hög vridmoment ökar risken för total verktygsfel. Därför gör det så stor skillnad att kontrollera efter dessa dolda fel innan segmenten tas i bruk. Att upptäcka defekta exemplar i god tid säkerställer smidig drift och förhindrar farliga haverier längre fram.

Utmaningar unika för sinterade diamantkompositer: täthetsgradienter, korngränssnitt och detekteringsgränser för mikrometerstora porer

Att hitta porer i sinterade diamantkompositer är svårare jämfört med vanliga material på grund av de irriterande densitetsskillnaderna mellan diamantkorn och metallbindemedel. Olikheten skapar problem för ultraljudsinspektion eftersom signaler sprids, vilket gör det svårt att upptäcka små porer under 50 mikron. När man tittar på korngränser stöter röntgenstrålning också på problem eftersom diffraktion förekommer. Och inte ens börja på de små porerna som sitter nära karbidpartiklar och bara skriker falska larm. De flesta nuvarande tester kan knappt upptäcka något mindre än 10 mikron, vilket kanske inte låter som mycket men tro mig, dessa miniknäppningar påverkar värmeöverföringen rejält och förkortar verktygslivslängden. Dessutom har sinterade kompositer en riktningsegenskap, så vanlig avbildning räcker inte. Vi behöver bättre 3D-tekniker för att skilja äkta porer från normala densitetsvariationer. Hela denna situation visar att det fortfarande finns ett stort hål i våra kvalitetskontrollprocesser för tillverkning av toppmoderna skärverktyg.

Ultraljudsprovning och svepande akustisk mikroskopi för detektering av hålrum

Puls-eko UT för detektering av stora hålrum och djuplokalisering i täta segment

Puls-eko ultraljudsprovning fungerar mycket bra när man letar efter luftfickor större än cirka 100 mikron i dessa sinterade diamantdelar. Tekniken sänder ut högfrekventa ljudvågor i materialet och mäter sedan hur lång tid det tar för dem att studsa tillbaka. Detta gör att tekniker kan hitta dolda fel ganska exakt, vanligtvis inom ungefär 0,1 millimeter. Vad som gör UT så användbart är att dessa ljudvågor faktiskt kan tränga igenom ganska tjocka material. Det innebär att fabriksarbetare kan undersöka dessa hårda diamantmetallkompositer utan att behöva skära isär dem bara för att se vad som finns innanför. De kan i princip skanna hela sektioner på en gång och identifiera var problem kan vara gömda.

Svepande akustisk mikroskopi (SAM) för högupplöst detektering av mikrometerstora hålrum vid gränssnittet mellan diamant och bindemedel

Scanningakustisk mikroskopi, eller SAM för korthet, ger oss mycket bättre detaljer när vi tittar på små hålrum mellan diamanter och deras bindmedel. Systemet kan faktiskt upptäcka defekter ner till ungefär 10 mikrometer i storlek. När vi placerar fokuserade omvandlare i speciella tankar fyllda med vätska skapar SAM detaljerade C-skanningsbilder som visar var förband har brutits och var det finns för mycket porositet på grund av skillnader i hur ljudvågor reflekteras. Vad som gör detta särskilt värdefullt är att det identifierar områden där spänning byggs upp från dessa små hålrum mindre än 50 mikrometer. Och gissa vad? Dessa små problem leder ofta till att verktyg går sönder tidigare än förväntat under slipande skärningsoperationer, så att upptäcka dem i ett tidigt skede sparar både tid och pengar på utbyggnader.

Röntgenradiografi och datortomografi för detektering och kvantifiering av hålrum

Digital radiografi för snabb screening av hålrum och bedömning av storleksfördelning

Digital röntgenavbildning gör det möjligt att snabbt skanna efter luftfickor i sinterade diamantdelar i stor skala. Processen skapar tvådimensionella bilder som visar områden med lägre densitet, vilket vanligtvis innebär att det finns hålrum. De flesta tillverkare finner att denna metod fungerar utmärkt för att upptäcka felaktigheter större än cirka 50 mikrometer och snabbt få en överblick av hur dessa defekter fördelas över olika partier inom bara några minuter. Därför använder många fabriker den som första steg vid kvalitetskontroll. Men det finns en betydande nackdel som är värd att nämna. Eftersom digital radiografi inte ger mycket information om djup kan mindre hål gömda under andra strukturer ofta gå obemärkta. Detta kan vara ett problem särskilt vid hantering av komplexa geometrier där strukturerna överlappar varandra i bilden.

Mikro-CT för 3D-avbildning av hålrum, volymetrisk porositetskvantifiering och morfologianalys

Mikro-dator-tomografi (mikro-CT) ger omfattande 3D-rekonstruktioner av interna segmentstrukturer med hjälp av tusentals radiografiska projektioner. Denna metod möjliggör

• Exakt mätning av volymporositet med en hastighet på 0,1%
• Detaljerad analys av tomhetsform, orientering och yttre struktur
• Rymdkartläggning av tomma kluster nära kritiska gränssnitt
  Till skillnad från 2D-tekniker upptäcker mikro-CT dolda tomrum bakom täta faser och kvantifierar deras inverkan på strukturell integritet. Med upplösningar på 500 nm möjliggör den en direkt korrelation mellan tomhetsegenskaper och observerade slitage- eller frakturmönster.

Val av rätt metod för upptäckt av tomrum: Praktiska riktlinjer för tillverkare

Att välja rätt teknik för att upptäcka tomrum kommer verkligen att handla om vilken detaljnivå som är viktigast jämfört med hur snabbt vi behöver svar. Mikro CT fungerar underbart när någon behöver detaljerade 3D-vyer av tomrum fördelningar eller vill kvantifiera porositet under 5 mikron. Upplösningsområdet 0,1 till 1 mikron ger insikter i materialstrukturer som andra metoder inte kan matcha, och många tillverkare har sett omkring 92% framgångsgrad att hitta dolda brister även i superhårda material. I situationer där hastighet har företräde framför djup kontrollerar digital röntgen med hastigheter 15 till 30 gånger snabbare än mikro-CT tomater tomater som är större än 30 mikron, även om den inte kan berätta exakt var dessa tomrum ligger under ytan. Om bindningsintegritet mellan lager är vår största oro kan skanningsklassiker (SAM) upptäcka små tomrum så små som 1 mikron på specifika platser, medan pulsekohulmskärmning hanterar större tomrum över 50 mikron över hela sektioner. Kolla alltid med olika metoder, som att matcha SAM-resultat mot mikro-CT-modeller, för att inte missa något viktigt. Glöm inte heller de praktiska sakerna - utrustningens priser varierar kraftigt, vissa tekniker fungerar bättre på mindre prover än stora partier, och fundera på om traditionell metallografi är meningsfull för att bekräfta kvalitetskontrollstandarder.