Come funziona la brasatura dei diamanti e soluzioni di brasatura sottovuoto

2024.03.09

1. Che cos’è la brasatura?

Brazing with a torch, creating a fiery flame.

Iniziamo dalle basi, analizzando il significato del termine.

Alla sua essenza, la brasatura è un processo di unione dei materiali tramite un metallo d’apporto con punto di fusione superiore a 840°F (450°C), ma inferiore a quello dei metalli di base. In termini semplici, è come utilizzare una speciale “colla metallica” per saldare due componenti insieme.

In questo articolo approfondiremo il concetto di brasatura, concentrandoci in particolare sulle applicazioni che coinvolgono il diamante, data la sua importanza in numerosi settori industriali.

La sezione seguente esaminerà nello specifico la brasatura del diamante, mettendo in evidenza il suo ruolo cruciale in ambiti come l’automotive e l’aerospaziale, dove viene impiegata per lavorare materiali estremamente duri e compositi avanzati, sottolineando così il suo valore nella produzione e nell’ingegneria moderna.
 

1.1 Qual è la differenza tra brasatura, saldatura dolce e saldatura?

A questo punto potresti chiederti: "E la saldatura dolce o la saldatura tradizionale?" Sebbene brasatura, saldatura dolce (saldatura a stagno) e saldatura siano tutte tecniche per unire metalli, ciascuna presenta vantaggi e svantaggi a seconda delle esigenze del progetto.

La brasatura, come accennato in precedenza, prevede l’utilizzo di un metallo d’apporto che fonde a una temperatura elevata per unire i metalli di base.

La saldatura dolce è simile, ma impiega metalli d’apporto con un punto di fusione inferiore a 840°F (circa 450°C). La saldatura invece fonde direttamente i metalli di base per creare il giunto, spesso con l’aggiunta di un materiale d’apporto per aumentarne la resistenza.

Ogni metodo ha applicazioni e vantaggi specifici, in base ai materiali da unire e alla resistenza meccanica richiesta per il giunto.

Confronto tra brasatura, saldatura dolce e saldatura
  Brasatura Saldatura dolce Saldatura
Esempi di utilizzo image1~.jpg

(Un giunto di un telaio di bicicletta brasato, che mette in evidenza la sua resistenza strutturale. Fonte: www.halletthandbuiltcycles.com

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(Un orafo che salda un piccolo pezzo di gioielleria, richiedendo calore preciso e mirato.
Fonte: blog.rings-things.com)

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(Uno scafo navale saldato, che evidenzia la sua straordinaria resistenza e capacità di sopportare ambienti estremi.
Fonte: www.thefabricator.com

Temperatura


Superiore a 840°F


Al di sotto di 840°F


Fonde i metalli di base

Resistenza del materiale

Resistente

Meno resistente rispetto alla brasatura o alla saldatura

Il più resistente

Applicazioni

Unione di metalli diversi

Connessioni elettriche, lavori delicati

Giunti strutturali nell’edilizia e nella manifattura

 

2. Come funziona la brasatura del diamante?

A close-up of a brazing torch melting metal pieces together, creating a strong bond.

Ora che abbiamo definito la brasatura, vediamo come i materiali diamantati vengono utilizzati in questo processo per realizzare utensili avanzati.

La brasatura del diamante è un processo specializzato all’interno del più ampio ambito della brasatura, che si concentra sull’unione delle punte in diamante a un substrato metallico.
 

Il processo di brasatura

Per comprendere il ruolo dei materiali diamantati in questa avanzata tecnica di giunzione, esaminiamo insieme le fasi del processo di brasatura del diamante:

An infographic demonstrating a typical brazing process for diamond tools.

  1. Preparazione delle superfici: Il substrato metallico e le punte in diamante devono essere accuratamente puliti per rimuovere eventuali contaminanti che potrebbero compromettere l’adesione.
  2. Applicazione della lega di brasatura: Viene applicata una lega di brasatura adeguata, scelta in base al suo punto di fusione e alla compatibilità con il diamante e il substrato. Può presentarsi sotto forma di pasta, polvere o lamina preformata.
  3. Assemblaggio per la brasatura:Le punte in diamante vengono disposte sul substrato secondo il disegno desiderato, e l’insieme viene posizionato per il riscaldamento. Questa fase spesso prevede il fissaggio temporaneo per mantenere l’allineamento durante la brasatura.
  4. Riscaldamento: L’assemblaggio viene riscaldato a una temperatura sufficiente a fondere la lega di brasatura, ma inferiore al punto di fusione sia del diamante che del substrato. Il riscaldamento può avvenire in forno, con torcia o tramite sistema a induzione, spesso in atmosfera protetta o sottovuoto per prevenire l’ossidazione.
  5. Flusso e bagnabilità: La lega di brasatura fusa fluisce per azione capillare tra il diamante e il substrato, e una volta raffreddata forma un solido legame metallico che mantiene saldamente le punte in posizione.
  6. Raffreddamento e pulizia: Dopo la solidificazione della lega, l’assemblaggio viene raffreddato a temperatura ambiente. Eventuali residui di flussante o materiali di fissaggio vengono rimossi e l’utensile brasato viene ispezionato per verificarne la qualità.

 

*È importante non confondere questo processo con l’uso dei diamanti di qualità gemmologica. I diamanti utilizzati nella brasatura sono progettati per applicazioni industriali, non per la gioielleria. Vengono selezionati per le loro proprietà fisiche, come la durezza e la conducibilità termica, al fine di migliorare le prestazioni degli utensili da taglio, molatura e foratura.


Il processo di brasatura richiede un controllo preciso della temperatura e una scelta accurata dei materiali di apporto, con temperature che solitamente variano tra 840°F (450°C) e 2100°F (1149°C), a seconda dei materiali da unire.

Il successo della brasatura dei diamanti su diversi substrati dipende dalla comprensione e dalla gestione delle complesse variabili legate alla compatibilità dei materiali, alla dilatazione termica e alla scelta delle leghe di brasatura più appropriate.

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2.1 Brasatura dei diamanti sull’acciaio

In alcuni casi, la brasatura dei diamanti sull’acciaio può presentare delle sfide a causa delle differenze tra i materiali, come la diversa dilatazione termica e la reazione del carbonio con il ferro, che può indebolire il legame.

I diamanti si espandono minimamente con l’aumento della temperatura, mentre l’acciaio subisce una dilatazione significativa. Questa disparità genera tensioni interne e fessurazioni nell’interfaccia durante i cicli di riscaldamento e raffreddamento, compromettendo l’integrità del legame. Uno studio condotto da Liang Zhang ha evidenziato questo problema, mostrando come lo strato intermedio in nichel poroso da loro utilizzato abbia parzialmente ridotto le tensioni, senza però eliminarle del tutto.

Nonostante queste difficoltà, grazie all’impiego di leghe di brasatura avanzate e tecniche innovative, è possibile gestire efficacemente le problematiche di compatibilità. Il processo assicura un legame solido e duraturo tra diamanti e acciaio, fondamentale per le prestazioni degli utensili da taglio e foratura in applicazioni ad alta intensità.

Ad esempio, il forno per brasatura sottovuoto ad alta velocità garantisce un legame solido e duraturo tra diamanti e acciaio, elemento cruciale per le prestazioni degli utensili in applicazioni ad alta intensità.


3. Utensili diamantati brasati

A person holding a brazed metal object featuring a small orange tip.

Gli utensili diamantati brasati sono rinomati per la loro durata e le elevate prestazioni, grazie al fissaggio sicuro delle punte in diamante sui substrati dell’utensile. Questi utensili rappresentano un importante passo avanti nelle tecnologie di taglio, molatura e foratura, essendo in grado di lavorare con facilità anche i materiali più duri.


Gli utensili possono successivamente essere utilizzati nei seguenti contesti:

Taglio:

  • Lame circolari (saw blades): utilizzate per tagliare pietra, calcestruzzo, asfalto, ceramica e altri materiali duri.

  • Lame segmentate (segmental blades): impiegate in seghe di grandi dimensioni per compiti di costruzione e demolizione.

  • Seghe a filo (wire saws): efficaci per tagli precisi di materiali come wafer di silicio e pietre preziose.

Rettifica (Grinding):

  • Mole a tazza (cup wheels): utilizzate per la rettifica di calcestruzzo, pietra e altre superfici.

  • Ruote per lucidatura (polishing wheels): ideali per ottenere finiture di alta qualità su vari materiali.

  • Ruote da affondamento (sinking wheels): impiegate per creare forme e profili complessi.

Foratura:

  • Carotatori (core drills): estraggono campioni cilindrici da calcestruzzo, asfalto e altri materiali.

  • Trapani a bocciardatura (bush hammer drills): utilizzati per creare superfici testurizzate su pietra e calcestruzzo.

  • Trapani per vetro (glass drills): impiegati per forature di precisione su vetro e materiali fragili.

In sintesi, l’uso di utensili diamantati brasati migliora significativamente l’efficienza operativa, aumentando la produttività, riducendo i tempi di fermo e minimizzando i costi di sostituzione degli utensili.
 

3.1 Brasatura sottovuoto di utensili diamantati

La brasatura sottovuoto offre notevoli vantaggi nella brasatura di materiali superduri, come il carburo di tungsteno, le ceramiche e i diamanti. Questa tecnica si distingue per la sua capacità di preservare l’integrità e la resistenza dei pezzi lavorati, garantendo giunzioni estremamente pulite senza l’uso di flussante

The controlled heating and cooling cycles in vacuum brazing minimize residual stress, which in turn enhances the thermal and mechanical properties of the material.
 

Il nostro forno per brasatura sottovuoto ad alta velocità rappresenta un passo avanti significativo in questa tecnologia. Questo modello automatico è progettato per una brasatura rapida ed efficiente, in grado di gestire un’ampia gamma di materiali superduri.

Riduce notevolmente il tempo di brasatura a circa 30 minuti e offre numerosi vantaggi, tra cui una maggiore resistenza del giunto, minore deformazione e un ambiente di lavoro più pulito e sicuro.Con questa macchina, anche chi non ha esperienza pregressa nella brasatura può ottenere risultati di livello professionale, grazie al sistema di funzionamento intuitivo con un solo tocco.

In sintesi, l’utilizzo del nostro forno per brasatura sottovuoto ad alta velocità offre numerosi vantaggi:

  • Riduzione dei tempi di produzione e miglioramento dell’ambiente di lavoro grazie all’efficienza e alla pulizia del processo.

  • Maggiore resistenza dei giunti brasati, con legami più forti del 20–30% rispetto alla saldatura con argento, riducendo efficacemente il rischio di distacco delle punte durante l’uso degli utensili.

  • Distribuzione del calore controllata e regolazione precisa, che minimizzano la variabilità delle caratteristiche dei giunti e garantiscono utensili di alta qualità costante in ogni lotto.

  • Minore deformazione dei materiali, assicurando finiture di qualità superiore.

  • Facilità d’uso: non è richiesta esperienza precedente nella brasatura grazie alla funzionalità one-touch intuitiva.

  • Versatilità nella lavorazione di un’ampia gamma di materiali superduri, dai diamanti naturali a quelli sintetici, rendendo la macchina ideale per la produzione di una vasta varietà di utensili.

 

Perché scegliere la brasatura sottovuoto?

La nostra macchina non solo consente un notevole risparmio di tempo eliminando la necessità di pulizia post-brasatura, ma garantisce anche un’estetica superiore degli utensili brasati sottovuoto, con linee di brasatura uniformi, lisce e prive di vuoti o imperfezioni. Ogni ciclo richiede solo 1–2 ore, dimostrando l’efficienza della macchina e il suo contributo a un ambiente di lavoro pulito e sicuro.

4. Il ruolo della nostra macchina per brasatura sottovuoto

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La nostra macchina per brasatura sottovuoto ad alta velocità offre vantaggi significativi, tra cui tempi di produzione più rapidi, un ambiente di lavoro migliorato, una maggiore resistenza dei giunti, una minore deformazione dei materiali e persino la riduzione dell’impronta di carbonio.
È progettata per essere facile da usare, anche per chi non ha esperienza nella brasatura, grazie alla funzione one-touch che semplifica l’operatività.

This machine is ideal for working with various types of diamonds and superhard materials such as natural diamond, Mono Crystal Diamond (MCD), Polycrystalline Diamond (PCD), Polycrystalline Cubic Boron Nitride (PCBN), Chemical Vapor Deposition (CVD) diamonds, and single crystal diamond.

Questa macchina è ideale per la lavorazione di diversi tipi di diamanti e materiali superduri, come il diamante naturale, il diamante monocristallino (MCD), il diamante policristallino (PCD), il nitruro di boro cubico policristallino (PCBN), i diamanti CVD (Chemical Vapor Deposition) e il diamante monocristallino singolo.

  • Qualità costante: Il processo di brasatura garantisce una qualità stabile e riproducibile.
  • Facile per tutti gli ingegneri: Qualsiasi ingegnere può utilizzare la macchina, riducendo la necessità di personale specializzato e abbattendo i costi di manodopera.
  • Un ambiente di lavoro eccellente: La macchina contribuisce a un ambiente di lavoro sicuro, confortevole, ordinato e ben organizzato.
  • Flessibilità nella brasatura del diamante: Consente lo sviluppo di utensili innovativi, impossibili da realizzare con altri metodi, grazie alla possibilità di brasare diversi tipi di diamante.
  • Pronti per nuove opportunità: Apri la strada a soluzioni uniche per i clienti e rimani un passo avanti rispetto alla concorrenza. L’efficienza e la produttività offerte dalla brasatura sono ideali per entrare in nuovi mercati e sviluppare nuovi prodotti.
  • Macchinari affidabili e facili da usare:Le macchine sono affidabili, semplici da utilizzare e facili da manutenere.
  • Utensili più sicuri, senza pulizia aggiuntiva: Riduce notevolmente il rischio di distacco delle punte, un vantaggio importante per l’utilizzatore. Inoltre, non è necessaria alcuna pulizia dopo la brasatura, con un risparmio di tempo e una migliore finitura rispetto ai metodi tradizionali.

Il nostro impegno per la qualità e l’eccellenza garantisce che ogni utensile e componente soddisfi i più alti standard di prestazioni e durata.

Che tu stia affrontando le sfide della brasatura dei diamanti sull’acciaio o sia alla ricerca di prestazioni senza pari offerte dagli utensili diamantati brasati, siamo pronti a fornirti soluzioni robuste che aumentano l’efficienza e portano al successo.

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Forno per brasatura sottovuoto ad alta velocità per PCD, CVD e utensili diamantati