Дистанционное обучение Контролер в производстве алмазов, сверхтвердых материалов и изделий из них

Сверхтвердые материалы — синтетический алмаз, кубический нитрид бора, композиты — работают на пределе механических нагрузок. Малейший внутренний дефект, микротрещина или включение катализатора-металла, невидимые глазу, становятся концентраторами напряжений, и резец или буровая вставка разрушаются в самый ответственный момент. Контролёр оценивает не просто геометрию, а совершенство кристаллической структуры, прочность сцепления зёрен и отсутствие аномалий роста. Он работает с микроскопами, рентгеновскими дифрактометрами и прочностными стендами, и его заключение определяет, пойдёт ли партия порошка на буровой инструмент для глубокого бурения или будет забракована как пригодная лишь для абразивной пасты.

Качество будущего алмаза закладывается при синтезе в камере высокого давления. Контролёр проверяет чистоту графита, катализаторов (металлов), однородность смешивания и герметичность контейнера. Попадание посторонней примеси или нарушение температурно-временного режима синтеза приводит к образованию дефектных, скелетных или двойниковых кристаллов, которые не обладают нужной прочностью. Анализируя параметры процесса и дефекты на первых же кристаллах партии, контролёр даёт обратную связь технологу-синтезнику, предотвращая выпуск тонн бракованного порошка.

Зернистость алмазного порошка — его главная характеристика для применения. Контроль проводится ситовым методом или седиментацией. Но даже при точном рассеве отдельные зёрна могут иметь игольчатую или пластинчатую форму, резко снижающую их прочность. Микроскопический анализ формы и дефектов поверхности (сколы, раковины) обязателен. Контролёр подсчитывает процент «некондиционных» зёрен по форме и при превышении нормы бракует партию или отправляет на дополнительную классификацию. Для ультрадисперсных микропорошков, используемых в полировке, чистота поверхности и отсутствие агломератов ещё критичнее.

Алмазные вставки для буровых долот, правящих карандашей, волок или резцов спекаются из алмазного порошка с металлической или керамической связкой под высоким давлением. Внутренние трещины, непроспечённые зоны, расслоения и посторонние включения не видны снаружи. Контролёр применяет ультразвуковую дефектоскопию, акустический импедансный метод и рентгеновскую томографию. Непровар в теле вставки размером в доли миллиметра при бурении горной породы вызовет выкрашивание всего рабочего слоя и остановку проходки. Поэтому каждая ответственная вставка проходит сплошной контроль.

В шлифовальных кругах и хонах на органической (бакелитовой) или керамической связке контролируется твёрдость, измеряемая пескоструйным методом или вдавливанием шарика, и равномерность распределения алмазных зёрен в объёме круга. Нарушение рецептуры связки или режима спекания приводит к тому, что круг либо «салится» (не самозатачивается), либо изнашивается быстрее нормы. Контролёр испытывает образцы на износостойкость и режущую способность на эталонных материалах. Пропуск партии кругов с неравномерной структурой грозит прижогами и трещинами на ответственных деталях у потребителя.

В отличие от механической обработки, где дефект порождается конкретным резцом или станком, дефект в сверхтвердом материале часто зарождается на атомном уровне — неправильный нагрев капсулы синтеза, колебание давления, флуктуация состава среды роста кристалла. Контролёр, видя под микроскопом характерные узоры травления или аномальные включения, может точно указать на стадию, где произошёл сбой, и предотвратить системный брак. Без такого понимания он превращается в сортировщика, фиксирующего уже случившийся брак, а не диагноста, устраняющего его причину.