Zakaj je diamantnim orodjem dodan mangan?

Zakaj je diamantnim orodjem dodan mangan

Pri diamantnih orodjih je funkcija kovinskega veziva (matrice) zadrževanje diamantnih delcev in njihovo obrabljenje z ustrezno hitrostjo med uporabo, kar zagotavlja stalno izpostavljenost svežih diamantnih rezalnih robov. Čeprav se mangan običajno uporablja v majhnih količinah kot legirni element, ima ključno vlogo v vezivnih sistemih na osnovi bakra, železa, volframa in volframovega karbida. Primarni cilj dodajanja mangana je izboljšati karakteristike sintranja, medfazno vez in mehanske lastnosti, ne da bi pri tem poškodovali diamante ali ogrozili druge meritve učinkovitosti matrice.

(Element mangana)

 

 

I. Občutno znižanje temperature sintranja vezivnih faz-na osnovi bakra

Manganima tališče 1246 stopinj in ima visoko trdoto in trdnost, primerljivo z železom. Izkazuje dobro medsebojno topnost z bakrom; zlasti zlitina Cu-Mn z vsebnostjo mangana 33,7 % ima tališče samo 871 stopinj. Ta lastnost omogoča, da mangan občutno zniža temperaturo sintranja vezivnih faz-na osnovi bakra.

Za diamantna orodja ponuja znižanje temperature sintranja številne prednosti:

1. Zmanjšanje tveganja diamantne grafitizacije, oksidacije ali toplotnih poškodb pri visokih temperaturah;
2. Zmanjšanje porabe energije in izboljšanje stroškovne-učinkovitosti procesa;
3. Olajšanje tvorbe gostejše in enotnejše mikrostrukture matriksa.

Zato dodajanje ustrezne količine mangana vezivom-na osnovi bakra omogoča učinkovito sintranje pri nižjih temperaturah, kar uravnoteži zaščito diamanta z zgoščevanjem matriksa.

 

II. Izboljšanje omočljivosti veziv-na osnovi bakra na skeletnih materialih in diamantih

Mangan izboljša omočljivost veziv-na osnovi bakra glede skeletnih materialov in diamantov. Izboljšana omočljivost omogoča, da se tekoča vezivna faza med sintranjem učinkoviteje razširi po površinah skeletnih delcev in diamantov, kar povzroči tesnejšo medfazno vez po ohlajanju. To neposredno okrepi zadrževanje diamantov v matriki, zmanjša prezgodnjo izgubo diamanta med uporabo in s tem podaljša življenjsko dobo orodja ter poveča stabilnost rezanja.

 

III. Dobra združljivost z železom, primerno za veziva na osnovi železa-

Mangan kaže tudi odlično združljivost z železom. Dodajanje mangana veznim matricam-na osnovi železa nudi naslednje prednosti:

1. Mangan tvori nadomestno trdno raztopino z železom, zaradi česar se trdna-raztopina okrepi, kar poveča trdnost in trdoto matrike;
2. Zmerno izboljša plastičnost matrike na osnovi železa-in hkrati zmanjša krhkost;
3. Mangan deluje tako, da veže kisik, s čimer blaži težave z oksidacijo med postopkom sintranja vezi -na osnovi železa.

Posledično v sistemih, ki temeljijo na železu, -mangan ne služi le kot ojačitveni element, ampak tudi kot pomožno sredstvo za dezoksidacijo in utrjevanje.

 

IV. Deoksidacijski učinek, zlasti z znatnimi sinergističnimi rezultati poleg aluminija in silicija

Mangan ima inherentne deoksidacijske lastnosti. Njegova deoksidacijska sposobnost je dramatično povečana, če je prisoten poleg aluminija (Al) in silicija (Si). Med sintranjem diamantnega orodja lahko prisotnost kisika povzroči nastanek oksidnih vključkov in poroznosti znotraj matrice ter oslabitev medfazne površine. Deoksidacijsko delovanje mangana pomaga očistiti matriko, izboljšati kakovost sintranja in povečati tako gostoto matriksa kot mehanske lastnosti.

 

 

V. Izboljšanje žilavosti in odpornosti proti obrabi za vzdržljivost udarnih obremenitev

-Zlitine z visoko vsebnostjo mangana običajno izkazujejo vrhunsko žilavost in odpornost proti obrabi. Zato so diamantna orodja z visoko vsebnostjo mangana sposobna vzdržati udarne obremenitve med delovanjem. Ta odpornost na udarce je še posebej pomembna za orodja, ki se uporabljajo pri aplikacijah, ki vključujejo prekinjeno rezanje, težko-brušenje ali vrtanje, saj pomaga zmanjšati pokanje matrice in prezgodnjo izgubo diamanta.

 

VI. Omejitve mangana in premisleki glede uporabe

Kljub omenjenim prednostim pa uporaba mangana v diamantnih orodjih zahteva strog nadzor zaradi nekaterih pomembnih omejitev:

1. Manganov prah zlahka oksidira in ga je po oksidaciji težko reducirati. To oteži shranjevanje prahu, mešanje in sintranje ter poveča tveganje vnosa oksidnih nečistoč.
2. Pri visokih temperaturah mangan spodbuja grafitizacijo diamanta. To poškoduje diamant in s tem zmanjša rezalno zmogljivost in življenjsko dobo orodja.
3. Mangan skuša zmanjšati toplotno in električno prevodnost vezne matrike. To je lahko škodljivo za orodja, ki zahtevajo učinkovito odvajanje toplote ali električno prevodnost.

Zaradi teh razlogov se mangan običajno uporablja previdno pri oblikovanju praktičnih formulacij:

• Na splošno se doda formulacijam na osnovi W-ali WC-za znižanje temperature sintranja vezivne faze na osnovi-bakra in izboljšanje vezave z skeletno fazo;
• Odmerek običajno ne presega 5 %, da bi se izognili občutnemu ogrožanju lastnosti diamanta in matrice;
• Včasih se doda tudi vezivom na osnovi -železa za lovljenje kisika, zmerno izboljšanje duktilnosti in krepitev matrice s tvorbo nadomestnih trdnih raztopin.

(Huicetools dobavlja visokokakovostne čevlje za diamantno brušenje tal z držalom ključavnice Redi-)

 

 

Zaključek
Dodatek mangana diamantnim orodjem predvsem izboljšuje njegovo sposobnost znižanja temperature sintranja vezivnih faz-na osnovi bakra, izboljšanja omočljivosti z skeletnimi materiali in diamantom, zajemanja kisika in zagotavljanja trdne-raztopine. Poleg tega mangan poveča žilavost matrice in odpornost proti obrabi, kar omogoča, da orodje bolje prenese udarne obremenitve.

 

Ker pa mangan zlahka oksidira, lahko spodbuja grafitizacijo diamanta pri visokih temperaturah in zmanjša toplotno in električno prevodnost matrice, je njegova uporaba strogo omejena-običajno na največ 5 %-in je v veliki meri omejena na posebne sisteme, kot so formulacije na osnovi W-ali WC-. Premišljena uporaba mangana omogoča optimalno ravnovesje med zaščito diamanta, izboljšanjem kakovosti sintranja in izboljšanjem splošne učinkovitosti orodja.