PCD alat izrađen je od polikristalnog dijamantskog noža i matrice karbida kroz visoku temperaturu i sintering visokog tlaka. Ne samo da može dati potpunu igru prednostima visoke tvrdoće, visoke toplinske vodljivosti, koeficijenta niskog trenja, niskog koeficijenta toplinske ekspanzije, mali afinitet s metalnim i ne-metalnim modulom, bez cijene, izotropnog, već također uzima u obzir visoku čvrstoću tvrde legure.
Toplinska stabilnost, žilavost udara i otpornost na habanje glavni su pokazatelji performansi PCD -a. Budući da se uglavnom koristi u visokoj temperaturi i okruženju visokog napona, toplinska stabilnost je najvažnija stvar. Studija pokazuje da toplinska stabilnost PCD -a ima veliki utjecaj na otpornost na habanje i žilavost utjecaja. Podaci pokazuju da kada je temperatura veća od 750 ℃, otpornost na habanje i žilavost PCD -a uglavnom se smanjuju za 5% -10%.
Kristalno stanje PCD -a određuje njegova svojstva. U mikrostrukturi, atomi ugljika tvore kovalentne veze s četiri susjedna atoma, dobivaju tetraedralnu strukturu, a zatim formiraju atomski kristal, koji ima snažnu orijentacijsku i veznu silu i visoku tvrdoću. Glavni indeksi performansi PCD su sljedeći: ① Tvrdoća može doseći 8000 HV, 8-12 puta karbida; ② Termička vodljivost je 700W / MK, 1,5-9 puta, čak i veća od PCBN-a i bakra; ③ Koeficijent trenja općenito je samo 0,1-0,3, što je manje od 0,4-1 karbida, što značajno smanjuje silu rezanja; ④ Koeficijent toplinske ekspanzije iznosi samo 0,9x10-6-1,18x10-6,1 / 5 karbida, što može smanjiti toplinsku deformaciju i poboljšati točnost obrade; ⑤ i nemetalni materijali manje su afinitet za formiranje nodula.
Kubični bor-nitrid ima snažnu otpornost na oksidaciju i može obraditi materijale koji sadrže željezo, ali tvrdoća je niža od pojedinačnog kristalnog dijamanta, brzina obrade je spora, a učinkovitost niska. Jedan kristalni dijamant ima visoku tvrdoću, ali žilavost je nedovoljna. Anizotropija olakšava disocijaciju duž (111) površine pod utjecajem vanjske sile, a učinkovitost obrade je ograničena. PCD je polimer sintetiziran od dijamantskih čestica veličine mikrona na određenim putem. Kaotična priroda poremećenog nakupljanja čestica dovodi do njegove makroskopske izotropne prirode, a u zateznoj čvrstoci nema usmjerene i cijepane površine. U usporedbi s jednokristalnim dijamantom, granica zrna PCD učinkovito smanjuje anizotropiju i optimizira mehanička svojstva.
1. Načela dizajna alata za rezanje PCD -a
(1) Razuman odabir veličine čestica PCD -a
Teoretski, PCD bi trebao pokušati pročistiti zrna, a raspodjela aditiva između proizvoda trebala bi biti što ujednačena kako bi se prevladala anizotropija. Izbor veličine PCD čestica također je povezan s uvjetima obrade. Općenito govoreći, PCD s velikom čvrstoćom, dobrom žilavošću, dobrim otpornošću na udarce i finim zrnom može se koristiti za doradu ili super završnu obradu, a PCD grubo zrno može se koristiti za opću grubu obradu. Veličina PCD čestica može značajno utjecati na performanse habanja alata. Relevantna literatura ističe da, kada je zrno sirovina veliko, otpor habanja postupno se povećava sa smanjenjem veličine zrna, ali kada je veličina zrna vrlo mala, ovo pravilo nije primjenjivo.
Povezani eksperimenti odabrali su četiri dijamantskog praha s prosječnim veličinama čestica od 10UM, 5UM, 2UM i 1UM, a zaključeno je da: ① sa smanjenjem veličine čestica sirovine, difundira se ravnomjernije; S smanjenjem ②, otpornost na habanje i toplinska otpornost PCD postupno se smanjuju.
(2) Razuman izbor oblika usta oštrice i debljine oštrice
Oblik usta oštrice uglavnom uključuje četiri strukture: obrnuti rub, tupi krug, invertirani rub, tupi krug kompozit i oštar kut. Oštra kutna struktura čini rub oštrim, brzina rezanja je brza, može značajno smanjiti silu rezanja i provale, poboljšati kvalitetu površine proizvoda, pogodnija je za nisku aluminijsku leguru silicija i drugu nisku tvrdoću, jednolično obojeno metalno završnu obradu. Okružna okrugla struktura može pasivirati usta oštrice, formirajući r kut, učinkovito spriječiti lomljenje oštrice, pogodno za obradu srednje / visoke aluminijske legure silikona. U nekim posebnim slučajevima, poput plitke dubine rezanja i malog hranjenja noža, preferira se tupa okrugla struktura. Obrnuta konstrukcija ruba može povećati rubove i uglove, stabilizirati oštricu, ali istovremeno će povećati tlak i otpornost na rezanje, što je pogodnije za rezanje visokog silicijskog aluminijske legure s velikim opterećenjem.
Kako bi se olakšalo EDM, obično odaberite tanki sloj PDC lima (0,3-1,0 mm), plus sloj karbida, ukupna debljina alata je oko 28 mm. Sloj karbida ne bi trebao biti previše gust da bi se izbjegla stratifikacija uzrokovana razlikama na naprezanju između površina vezanja
2, PCD postupak proizvodnje alata
Proces proizvodnje PCD alata izravno određuje performanse rezanja i uslužni vijek trajanja alata, što je ključ njegove primjene i razvoja. Proces proizvodnje PCD alata prikazan je na slici 5.
(1) Proizvodnja PCD kompozitnih tableta (PDC)
① Proces proizvodnje PDC -a
PDC se uglavnom sastoji od prirodnog ili sintetičkog dijamantskog praha i vezanja na visokoj temperaturi (1000-2000 ℃) i visokog tlaka (5-10 atm). Sredstvo za vezanje tvori most za vezanje s TiC, Sic, Fe, CO, Ni itd. Kao glavne komponente, a dijamantski kristal ugrađen je u kostur mosta vezanja u obliku kovalentne veze. PDC se uglavnom izrađuje u diskove s fiksnim promjerom i debljinom, mljevenjem i poliranim i drugim odgovarajućim fizičkim i kemijskim tretmanima. U osnovi, idealan oblik PDC -a trebao bi zadržati izvrsne fizičke karakteristike jednog kristalnog dijamanta što je više moguće, stoga bi aditivi u tijelu sinteriranja trebali biti što je manje moguće, istovremeno, kombinacija čestica DD veze što je više moguće,
② Klasifikacija i odabir veziva
Vezivo je najvažniji faktor koji utječe na toplinsku stabilnost PCD alata, koji izravno utječe na njegovu tvrdoću, otpornost na habanje i toplinsku stabilnost. Uobičajene metode vezivanja PCD -a su: željezo, kobalt, nikl i drugi prijelazni metali. CO i W miješani prah korišten je kao sredstvo za povezivanje, a sveobuhvatna performansi sinterirajućeg PCD -a bila je najbolja kada je tlak sinteze bio 5,5 GPa, temperatura sinteriranja bila je 1450 ℃, a izolacija za 4 min. Sic, tic, wc, tib2 i drugi keramički materijali. SIC Toplinska stabilnost SiC -a bolja je od one CO, ali žilavost tvrdoće i loma su relativno niska. Odgovarajuće smanjenje veličine sirovine može poboljšati tvrdoću i žilavost PCD -a. Nema ljepila, s grafitom ili drugim izvorima ugljika u ultra-visokoj temperaturi i visokom tlaku izgorjeli u nanoskalnom polimernom dijamantu (NPD). Korištenje grafita kao prethodnika za pripremu NPD -a najzahtjevniji je uvjeti, ali sintetički NPD ima najveću tvrdoću i najbolja mehanička svojstva.
Odabir i kontrola ③ žitarica
Dijamantni prah sirovina ključni je faktor koji utječe na performanse PCD -a. Diamond Micropowder za prethodno obradu, dodajući malu količinu tvari koje ometaju rast abnormalnih dijamantskih čestica i razuman odabir aditiva za sintering može inhibirati rast abnormalnih dijamantskih čestica.
Visoki čisti NPD s ujednačenom strukturom može učinkovito eliminirati anizotropiju i dodatno poboljšati mehanička svojstva. Nanografski prah prekursora pripremljen visokoenergetskim metodom mljevenja kuglice korišten je za regulaciju sadržaja kisika pri visokim temperaturama, pretvarajući grafit u dijamant pod 18 gpA i 2100-2300 ℃, stvarajući lamelu i granularni NPD, a tvrdoća se povećavala sa smanjenjem debeo lamele.
④ Kasni kemijski tretman
Na istoj temperaturi (200 ° ℃) i vremenu (20h), učinak uklanjanja kobalta Lewisove kiseline-FECL3 bio je značajno bolji od onog vode, a optimalni omjer HCl bio je 10-15 g / 100 ml. Toplinska stabilnost PCD -a poboljšava se kako se povećava dubina uklanjanja kobalta. Za grubozrnati rast PCD-a, jak tretman kiseline može u potpunosti ukloniti CO, ali ima veliki utjecaj na performanse polimera; Dodavanje TiC -a i WC -a za promjenu sintetičke polikristalne strukture i kombiniranje s jakim liječenjem kiseline kako bi se poboljšala stabilnost PCD -a. Trenutno se postupak pripreme PCD materijala poboljšava, žilavost proizvoda je dobra, anizotropija je znatno poboljšana, ostvarila je komercijalnu proizvodnju, srodne industrije se brzo razvijaju.
(2) Obrada pcd oštrice
① Proces rezanja
PCD ima visoku tvrdoću, dobru otpornost na habanje i visok proces teškog rezanja.
② Postupak zavarivanja
PDC i tijelo noža mehaničkom stezaljkom, vezanjem i lemljenjem. Lemljenje je pritisnuti PDC na matrici karbida, uključujući lemljenje vakuuma, zavarivanje vakuumske difuzije, grijanje grijanja visoke frekvencije, lasersko zavarivanje itd. Veliko frekvencijsko indukcijsko grijanje ima nisku cijenu i visok povrat, a široko se koristi. Kvaliteta zavarivanja povezana je s fluksom, legurom zavarivanja i temperaturom zavarivanja. Temperatura zavarivanja (uglavnom niža od 700 ° ℃) ima najveći utjecaj, temperatura je previsoka, jednostavna za uzrokovanje PCD grafitizacije ili čak "prekomjerno paljenja", što izravno utječe na učinak zavarivanja, a preniska temperatura dovest će do nedovoljne čvrstoće zavarivanja. Temperatura zavarivanja može se kontrolirati vremenom izolacije i dubinom crvenila PCD.
③ Proces brušenja oštrice
Proces mljevenja alata PCD ključ je procesa proizvodnje. Općenito, vršna vrijednost oštrice i oštrice je unutar 5UM, a polumjer luka je unutar 4UM; Prednja i stražnja površina za rezanje osiguravaju određenu površinsku završnu obradu, pa čak i smanjite površinu prednje rezanja RA na 0,01 µm kako bi se zadovoljile potrebe zrcala, čine da čips teče duž površine prednjeg noža i spriječite zalijepljeni nož.
Proces mljevenja oštrice uključuje mehaničko brušenje kotača s dijamantima, električno mljevenje oštrice (EDG), metalno vezivo Super tvrdo abrazivno brušenje kotača na mreži Elektrolitičko obrađivanje noža (ELID), kompozitna obrada za brušenje noža. Među njima je mehaničko brušenje kotača za dijamantsko brušenje najzrelje, najčešće se koristi.
Povezani eksperimenti: ① Kotač za brušenje čestica dovest će do ozbiljnog kolapsa noža, a veličina čestica kotača za mljevenje smanjuje se, a kvaliteta oštrice postaje bolja; Veličina čestica kotača za brušenje usko je povezana s kvalitetom oštrice sitnih čestica ili ultrafinih PCD alatima za čestice, ali ima ograničen učinak na PCD alate grube čestica.
Povezana istraživanja u zemlji i inozemstvu uglavnom se fokusiraju na mehanizam i proces brušenja oštrice. U mehanizmu mljevenja oštrice, termokemijsko uklanjanje i mehaničko uklanjanje su dominantno, a krhko uklanjanje i uklanjanje umora su relativno mali. Kada mljevete, prema čvrstoći i toplinskoj otpornosti različitih kotača za mljevenje dijamanta, poboljšajte frekvenciju brzine i ljuljanja kotača za mljevenje koliko je to moguće, izbjegavajte krhkost i uklanjanje umora, poboljšati udio termokemijskog uklanjanja i smanjiti grubu površine. Površinska hrapavost suhog brušenja je niska, ali lako zbog visoke temperature obrade, površine sagorijevanja,
Proces brušenja oštrice mora obratiti pažnju na: ① Odaberite razumne parametre procesa brušenja oštrice, može učiniti kvalitetu rubnih usta izvrsnijim, prednjim i stražnjim površinom noža. Međutim, razmotrite i visoku silu mljevenja, veliki gubitak, nisku učinkovitost mljevenja, visoki troškovi; ② Odaberite razumnu kvalitetu brušenja kotača, uključujući vrstu veziva, veličinu čestica, koncentraciju, vezivo, preljev za mljevenje kotača, s razumnim uvjetima mljevenja suhih i vlažnih noža, može optimizirati prednji i stražnji kut alata, vrijednost pasivacije noža i ostale parametre, dok poboljšava kvalitetu površine alata.
Različiti kotač za mljevenje dijamanta za vezanje ima različite karakteristike, i različit mehanizam za mljevenje i učinak. Dijamantni pješčani kotač s ventilom za smolu je mekan, čestice za mljevenje lako se prerano otpadu, a ne ima toplinsku otpornost, površina se lako deformira od topline, površina za mljevenje noža sklona je tragovima nošenja, velikom hrapavosti; Metalno kotač za mljevenje dijamanta drži se oštrim mljevenjem drobljenja, dobre formabilnosti, površine, niske površinske hrapavosti mljevenja noža, veće učinkovitosti, međutim, sposobnost vezanja čestica čestica čini samo-sharpening siromašnim, a rezanka je lako ostaviti udarni otvor, uzrokujući ozbiljnu marginalnu štetu; Kotač za brušenje dijamanta keramičkog veziva ima umjerenu čvrstoću, dobre performanse samo-pobudavanja, više unutarnjih pora, prikladno uklanjanje prašine i raspršivanje topline, može se prilagoditi raznim rashladnim sredstvima, niska temperatura brušenja, kotač za mljevenje je manje istrošen, dobro zadržavanje oblika, točnost veličine i dindiranja dijamanta, tijela dinndiranja i matičara. Koristite prema materijalima za preradu, sveobuhvatnu učinkovitost mljevenja, abrazivna izdržljivost i kvaliteta površine radnog komada.
Istraživanje učinkovitosti brušenja uglavnom se fokusira na poboljšanje troškova produktivnosti i kontrole. Općenito, kao kriteriji za procjenu koriste se brzina mljevenja q (uklanjanje PCD po jedinici vremena) i omjer trošenja (omjer uklanjanja PCD -a prema gubitku kotača).
Njemački znanstvenik Kenter brušenje PCD alata s konstantnim tlakom, test: ① Povećava brzinu brušenja kotača, veličinu PDC čestica i koncentraciju rashladne tekućine, omjer mljevenja i omjer habanja su smanjeni; ② Povećava veličinu čestica za mljevenje, povećava konstantni tlak, povećava koncentraciju dijamanta u kotaču za mljevenje, brzinu mljevenja i povećanje omjera habanja; ③ Vrsta veziva je različita, omjer brušenja i omjera habanja je različit. Kenter Proces mljevenja oštrice PCD alata proučavan je sustavno, ali utjecaj postupka brušenja oštrice nije sustavno analiziran.
3. Korištenje i neuspjeh alata za rezanje PCD -a
(1) Odabir parametara rezanja alata
Tijekom početnog razdoblja PCD alata, oštro rubova se postupno probijaju, a kvaliteta površinske obrade postala je bolja. Pasivacija može učinkovito ukloniti mikro jaz i male provale koje su donijele mljevenje noža, poboljšati kvalitetu površine retka i istovremeno formirati kružni polumjer ruba za stisak i popravljanje prerađene površine, poboljšavajući tako kvalitetu površine obrade.
Aluminijska legura površinske aluminijske legure PCD alata, brzina rezanja općenito je u 4000m / min, obrada rupa uglavnom je u 800 m / min, a obrada visokog elastične-plastičnog metala ne bi trebala uzimati veću brzinu okretanja (300-1000m / min). Volumen dovoda se općenito preporučuje između 0,08-0,15 mm/r. Preveliki volumen hrane, povećana sila rezanja, povećana zaostala geometrijska površina površine radnog komada; Premalo volumen hrane, povećana toplina rezanja i povećano trošenje. Dubina rezanja povećava se, sila rezanja raste, toplina rezanja raste, život se smanjuje, prekomjerna dubina rezanja može lako uzrokovati kolaps noža; Mala dubina rezanja dovest će do obrade otvrdnjavanja, habanja, pa čak i kolapsa noža.
(2) Obrazac trošenja
Obrada obrade alata, zbog trenja, visoke temperature i drugih razloga, habanje je neizbježno. Alat za trošenje dijamanta sastoji se od tri stupnja: početna faza brzog trošenja (poznata i kao prijelazna faza), stabilna faza trošenja s konstantnom brzinom trošenja i naknadna faza brzog trošenja. Faza brzog trošenja ukazuje na to da alat ne radi i zahtijeva regresiranje. Oblici alata za rezanje uključuju ljepljivo trošenje (hladno zavarivanje), difuzijsko trošenje, abrazivno trošenje, oksidacijsko trošenje itd.
Razlikuje se od tradicionalnih alata, oblik habanja PCD alata je ljepljivo trošenje, difuzijsko trošenje i oštećenje polikristalnog sloja. Među njima je oštećenje polikristalnog sloja glavni razlog, koji se očituje kao suptilni kolaps noža uzrokovan vanjskim udarcem ili gubitkom ljepila u PDC -u, formirajući jaz, koji pripada fizičkom mehaničkom oštećenju, što može dovesti do smanjenja preciznosti prerade i otpada radnih pića. Veličina čestica PCD -a, oblik oštrice, kut noža, materijal radnog komada i parametri obrade utjecat će na čvrstoću noža i silu rezanja, a zatim uzrokovati oštećenje polikristalnog sloja. U inženjerskoj praksi treba odabrati odgovarajuću veličinu čestica sirovine, parametre alata i parametre obrade u skladu s uvjetima obrade.
4. Trend razvoja alata za rezanje PCD -a
Trenutno je asortiman aplikacije PCD alata proširen od tradicionalnog okretanja na bušenje, mljevenje, rezanje brzih brzina i široko se koristi u kući i inozemstvu. Brzi razvoj električnih vozila ne samo da je utjecao na tradicionalnu automobilsku industriju, već je donio i neviđene izazove industriji alata, pozivajući industriju alata da ubrza optimizaciju i inovaciju.
Široka primjena alata za rezanje PCD -a produbila je i promovirala istraživanje i razvoj alata za rezanje. Uz produbljivanje istraživanja, PDC specifikacije postaju sve manji i manji, optimizacija kvalitete u pročišćavanju zrna, ujednačenost performansi, brzina mljevenja i omjer trošenja je veća i veća, diverzifikacija oblika i strukture. Upute istraživanja PCD alata uključuju: ① istraživanje i razvijanje tankog PCD sloja; ② Istraživanje i razvija nove materijale PCD alata; ③ Istraživanje za bolje zavarivanje PCD alata i dodatno smanjenje troškova; ④ Istraživanje poboljšava postupak brušenja noža PCD alata za poboljšanje učinkovitosti; ⑤ Istraživanje optimizira parametre PCD alata i koristi alate u skladu s lokalnim uvjetima; ⑥ Istraživanje racionalno odabire parametre rezanja prema obrađenim materijalima.
kratka sažetak
(1) performanse rezanja alata PCD, nadoknadite nedostatak mnogih alata za karbid; Istodobno, cijena je daleko niža od jednog kristalnog dijamantskog alata, u modernom rezanju je obećavajući alat;
(2) Prema vrsti i performansama obrađenih materijala, razuman izbor veličine čestica i parametara PCD alata, što je pretpostavka proizvodnje i upotrebe alata,
(3) PCD materijal ima visoku tvrdoću, što je idealan materijal za rezanje okruga nož, ali također donosi poteškoće za izradu alata za rezanje. Kada se proizvodi, sveobuhvatno razmotrimo poteškoće u procesu i potrebe za obradom, kako bi se postigli najbolji troškovi;
(4) Materijali za obradu PCD -a u okrugu Knife, trebali bismo razumno odabrati parametre rezanja, na temelju ispunjavanja performansi proizvoda, koliko je to moguće kako bismo produžili radni vijek alata kako bismo postigli ravnotežu života alata, učinkovitost proizvodnje i kvalitete proizvoda;
(5) Istražite i razvijte nove materijale Alata za PCD kako biste prevladali svoje urođene nedostatke
Ovaj se članak dobiva iz "Superhard Material Network"
Post Vrijeme: ožujak-25-2025
