Supertvrdi alatni materijal odnosi se na supertvrdi materijal koji se može koristiti kao alat za rezanje. Trenutno se može podijeliti u dvije kategorije: dijamantni alatni materijal i kubni borov nitrid. Postoji pet glavnih vrsta novih materijala koji su primijenjeni ili se testiraju.
(1) Prirodni i umjetni sintetički veliki monokristalni dijamant
(2) Polidijamantska (PCD) i polidijamantska kompozitna oštrica (PDC)
(3) CVD dijamant
(4) Polikristalni kubni amonijak borona; (PCBN)
(5) CVD premaz kubnog bor-amonijaka
1, prirodni i sintetički veliki monokristalni dijamant
Prirodni dijamant ima ujednačenu kristalnu strukturu bez unutarnjih granica zrna, tako da oštrica alata teoretski može postići atomsku glatkoću i oštrinu, s jakom sposobnošću rezanja, visokom preciznošću i malom silom rezanja. Tvrdoća, otpornost na habanje i koroziju te kemijska stabilnost prirodnog dijamanta osiguravaju dug vijek trajanja alata, mogu osigurati dugo normalno rezanje i smanjiti utjecaj habanja alata na točnost obrađenih dijelova, a njegova visoka toplinska vodljivost može smanjiti temperaturu rezanja i toplinsku deformaciju dijelova. Fine karakteristike prirodnog velikog monokristalnog dijamanta mogu zadovoljiti većinu zahtjeva preciznog i ultrapreciznog rezanja alatnih materijala. Iako je njegova cijena visoka, i dalje je prepoznat kao idealan precizan i ultraprecizan alatni materijal, može se široko koristiti u obradi nuklearnih reaktora i drugih visokih tehnologija u području zrcala, projektila i raketa, podloga za tvrde diskove računala, super precizne obrade elektronskih topova akceleratora i tradicionalnih dijelova satova, nakita, olovaka, precizne obrade metalnih ukrasa za pakiranje itd. Osim toga, može se koristiti i za izradu oftalmoloških, skalpela za kirurgiju mozga, ultra tankih bioloških oštrica i drugih medicinskih alata. Trenutni razvoj tehnologije visokih temperatura i visokog tlaka omogućuje pripremu velikih monokristalnih dijamanata određene veličine. Prednost ovog materijala za dijamantne alate je njegova dobra veličina, oblik i konzistentnost, što se ne postiže kod proizvoda od prirodnih dijamanata. Zbog nedostatka prirodnih dijamanata velikih dimenzija i visoke cijene, sintetički materijal za dijamantne alate s velikim česticama kao zamjena za prirodne dijamantne monokristale u ultrapreciznoj obradi rezanja, njegova primjena će se brzo razvijati.
2, polikristalni dijamant (PCD) i polikristalna dijamantna kompozitna oštrica (PDC) u usporedbi s velikim monokristalnim dijamantom kao alatnim materijalom od polikristalnog dijamanta (PCD) i polikristalne dijamantne kompozitne oštrice (PDC) imaju sljedeće prednosti: (1) neuređen raspored zrna, izotropnost, bez površine cijepanja. Stoga se ne razlikuje od velikog monokristalnog dijamanta po čvrstoći i tvrdoći kristalne površine.
I otpornost na habanje je vrlo različita, a zbog postojanja površine cijepanja i krhka je.
(2) ima visoku čvrstoću, posebno PDC alatni materijal zbog potpore karbidne matrice i visoke otpornosti na udarce, udar će uzrokovati samo lomljenje malih zrna, a ne veliki kolaps kao kod monokristala dijamanta, stoga se PCD ili PDC alati mogu koristiti ne samo za precizno rezanje i običnu polupreciznu obradu. Također se mogu koristiti za velike količine grube obrade i povremene obrade (kao što je glodanje itd.), što uvelike proširuje raspon upotrebe dijamantnih alatnih materijala.
(3) Veliki PDC alatni prazan komad može se pripremiti kako bi se zadovoljile potrebe velikih alata za obradu kao što je glodalica.
(4) Mogu se izraditi specifični oblici kako bi se zadovoljile potrebe različitih obrada. Zahvaljujući poboljšanju PDC alatnih gredica i tehnologije obrade kao što su električna iskra, tehnologija laserskog rezanja, mogu se obrađivati i oblikovati trokutaste, riblje kosti, zabatne i druge posebno oblikovane lopatice. Kako bi se zadovoljile potrebe posebnih alata za rezanje, mogu se dizajnirati i kao omotane, sendvič i rolane PDC alatne gredice.
(5) Performanse proizvoda mogu se projektirati ili predvidjeti, a proizvodu se daju potrebne karakteristike kako bi se prilagodio njegovoj specifičnoj upotrebi. Na primjer, odabirom sitnozrnatog PDC materijala alata može se poboljšati kvaliteta oštrice alata; grubozrnati PDC materijal alata može poboljšati trajnost alata.
Zaključno, razvojem PCD i PDC materijala za alate, primjena PCD i PDC alata brzo se proširila na mnoge proizvodne pogone.
Industrija se široko koristi u obradi obojenih metala (aluminij, aluminijeve legure, bakar, bakrene legure, magnezijeve legure, cinkove legure itd.), karbida, keramike, nemetalnih materijala (plastika, tvrda guma, ugljične šipke, drvo, cementni proizvodi itd.), kompozitnih materijala (kao što su vlaknima ojačana plastika CFRP, metalni matrični kompoziti MMC-a za obradu rezanjem), posebno u automobilskoj i drvoprerađivačkoj industriji, što je postalo visokoučinkovita alternativa tradicionalnom karbidu.
Vrijeme objave: 27. ožujka 2025.
