PCD -työkalu on valmistettu monikiteisestä timanttiveitsen kärjestä ja karbidimatriisista korkean lämpötilan ja korkean paineen sintrauksen kautta. Se ei voi vain antaa täydellistä leikkiä korkean kovuuden, korkean lämmönjohtavuuden, matalan kitkakertoimen, matalan lämpölaajennuskertoimen, pienen affiniteetin kanssa metalliin ja ei-metalliin, korkeaan joustavaan moduuliin, ei katkaisun pintaa, isotrooppista, myös ottaen huomioon myös kovan seoksen korkea lujuus.
Lämpövakaus, iskun sitkeys ja kulutuskestävyys ovat PCD: n tärkeimmät suorituskykyindikaattorit. Koska sitä käytetään enimmäkseen korkeassa lämpötilassa ja korkeassa stressiympäristössä, lämpöstabiilisuus on tärkein asia. Tutkimus osoittaa, että PCD: n lämpöstabiilisuudella on suuri vaikutus sen kulumiskestävyyteen ja iskun sitkeyteen. Tiedot osoittavat, että kun lämpötila on korkeampi kuin 750 ℃, PCD: n kulutuskestävyys ja iskun sitkeys vähenevät yleensä 5% -10%.
PCD: n kidetila määrittelee sen ominaisuudet. Mikrorakenteessa hiiliatomit muodostavat kovalenttisia sidoksia neljän vierekkäisen atomin kanssa, saavat tetraedrisen rakenteen ja muodostavat sitten atomikiteisen, jolla on voimakas suuntaus ja sitoutumisvoima ja korkea kovuus. PCD: n tärkeimmät suorituskykyindeksit ovat seuraavat: ① Kovuus voi saavuttaa 8000 HV, 8-12 kertaa karbidia; ② Lämmönjohtavuus on 700 W / MK, 1,5-9 kertaa, jopa korkeampi kuin PCBN ja kupari; ③ Kitkakerroin on yleensä vain 0,1-0,3, paljon alle 0,4-1 karbidia, vähentäen merkittävästi leikkausvoimaa; ④ Lämpölaajennuskerroin on vain 0,9x10-6-1,18x10-6,1 / 5 karbidia, mikä voi vähentää lämmön muodonmuutoksia ja parantaa prosessointitarkkuutta; ⑤ ja ei-metalliset materiaalit ovat vähemmän affiniteettia kyhmyjen muodostamiseen.
Kuutiometrien boorinitridi on voimakas hapettumiskestävyys ja se voi käsitellä raudan sisäisiä materiaaleja, mutta kovuus on pienempi kuin yhden kidekielen timantti, prosessointinopeus on hidas ja tehokkuus on alhainen. Yhden kristallin timantin kovuus on suuri, mutta sitkeys ei ole riittävä. Anisotropia helpottaa dissosiaation (111) pintaa pitkin ulkoisen voiman vaikutuksen alaisena, ja prosessointitehokkuus on rajoitettu. PCD on polymeeri, joka on syntetisoitu mikronikokoisilla timanttihiukkasilla tietyin keinoin. Hiukkasten epäjärjestyneen kertymisen kaoottinen luonne johtaa sen makroskooppiseen isotrooppiseen luonteeseen, eikä vetolujuudessa ole suunta- ja pilkkoutumispinta. Verrattuna yksikristalli-timanttiin, PCD: n viljaraja vähentää anisotropiaa tehokkaasti ja optimoi mekaaniset ominaisuudet.
1. PCD -leikkaustyökalujen suunnitteluperiaatteet
(1) PCD -hiukkasen kohtuullinen valinta
Teoreettisesti PCD: n tulisi yrittää tarkentaa jyviä, ja lisäaineiden jakautumisen tuotteiden välillä tulisi olla mahdollisimman tasainen anisotropian voittamiseksi. PCD -hiukkaskoon valinta liittyy myös käsittelyolosuhteisiin. Yleisesti ottaen PCD: tä, jolla on suuri lujuus, hyvä sitkeys, hyvä iskunkestävyys ja hienojakoisia, voidaan käyttää viimeistelyyn tai super viimeistelyyn, ja karkean viljan PCD: tä voidaan käyttää yleiseen karkeaan työstöön. PCD -hiukkaskoko voi vaikuttaa merkittävästi työkalun kulumiskykyyn. Asiaankuuluva kirjallisuus huomauttaa, että kun raaka -ainejyvä on suuri, kulumiskestävyys kasvaa vähitellen viljan koon pienentyessä, mutta kun viljan koko on hyvin pieni, tätä sääntöä ei voida soveltaa.
Aiheeseen liittyvät kokeet valitsivat neljä timanttijauhetta keskimääräisillä hiukkaskokoilla 10um, 5um, 2um ja 1um, ja pääteltiin, että: ① raaka -aineen hiukkaskoon pienenemisen kanssa CO diffundoituu tasaisemmin; PCD: n kulutuskestävyyden ja lämmönkestävyyden laskun myötä vähitellen vähentyivät.
(2) Terän suun muodon ja terän paksuuden kohtuullinen valinta
Terän suun muoto sisältää pääasiassa neljää rakennetta: käänteinen reuna, tylppä ympyrä, käänteinen reuna -tylppä ympyräkomposiitti ja terävä kulma. Terävä kulmarakenne tekee reunasta terävän, leikkuunopeus on nopea, voi vähentää merkittävästi leikkuuainetta ja BRRR: ää, parantaa tuotteen pinnan laatua, sopii paremmin matalalle pii-alumiiniseokselle ja muuhun pieneen kovuuteen, tasaiseen ei-rautametallin viimeistelyyn. Tyhjäinen pyöreä rakenne voi läpäistä terän suun, muodostaen R -kulman, estää tehokkaasti terän murtumisen, joka sopii väliaineen / korkean piin alumiiniseoksen prosessointiin. Joissakin erityistapauksissa, kuten matala leikkaussyvyys ja pieni veitsen ruokinta, tylppä pyöreä rakenne on edullinen. Käänteinen reunarakenne voi lisätä reunoja ja kulmia, vakauttaa terän, mutta samalla lisää painetta ja leikkauskestävyyttä, sopii paremmin raskaan kuorman leikkaamiseen korkean piin alumiiniseos.
EDM: n helpottamiseksi valitse yleensä ohut PDC-arkkikerros (0,3-1,0 mm), plus karbidikerros, työkalun kokonaispaksuus on noin 28 mm. Karbidikerroksen ei tulisi olla liian paksu, jotta vältetään stratifiointi, joka johtuu sidospintojen välisestä jännityserosta
2, PCD -työkalujen valmistusprosessi
PCD -työkalun valmistusprosessi määrittelee suoraan työkalun leikkauksen suorituskyvyn ja käyttöiän, joka on avain sen sovellukseen ja kehitykseen. PCD -työkalun valmistusprosessi on esitetty kuvassa 5.
(1) PCD -komposiittitablettien valmistus (PDC)
① PDC: n valmistusprosessi
PDC koostuu yleensä luonnollisesta tai synteettisestä timanttijauheesta ja sitoutumisaineesta korkeassa lämpötilassa (1000–2000 ℃) ja korkeassa paineessa (5-10 atm). Sitoutumisaine muodostaa sitoutumissillan TIC: n, sic: n, Fe: n, CO: n, Ni: n jne. PDC: tä tehdään yleensä levyiksi, joilla on kiinteä halkaisija ja paksuus, sekä hionta ja kiillotettu sekä muut vastaavat fysikaaliset ja kemialliset käsittelyt. Pohjimmiltaan PDC: n ihanteellisen muodon tulisi säilyttää yhden kideen timantin erinomaiset fysikaaliset ominaisuudet niin paljon kuin mahdollista, siksi sintrauskehon lisäaineiden tulisi olla niin vähän kuin mahdollista, samalla hiukkas DD -sidosyhdistelmä niin paljon kuin mahdollista,
② Sideaineiden luokittelu ja valinta
Sideaine on tärkein tekijä, joka vaikuttaa PCD -työkalun lämpöstabiilisuuteen, joka vaikuttaa suoraan sen kovuuteen, kulutuskestävyyteen ja lämpöstabiilisuuteen. Yleiset PCD -sidosmenetelmät ovat: rauta, koboltti, nikkeli ja muut siirtymämetallit. CO- ja W -sekoitettua jauhetta käytettiin sidosaineena, ja sintraus PCD: n kattava suorituskyky oli paras, kun synteesipaine oli 5,5 GPA, sintrauslämpötila oli 1450 ℃ ja 4 minuutin eristys. Sic, tic, wc, tib2 ja muut keraamiset materiaalit. SiC SIC: n lämpöstabiilisuus on parempi kuin CO: n, mutta kovuus ja murtolujuus ovat suhteellisen alhaiset. Raaka -aineen koon asianmukainen pienentäminen voi parantaa PCD: n kovuutta ja sitkeyttä. Ei liimaa, grafiittia tai muita hiililähteitä erittäin korkeassa lämpötilassa ja korkeapaine poltettuna nanomittakaavan polymeerin timantiksi (NPD). Grafiitin käyttäminen edeltäjänä NPD: n valmistukseen on vaativimmat olosuhteet, mutta synteettisellä NPD: llä on korkein kovuus ja parhaat mekaaniset ominaisuudet.
③ -jyvien valinta ja hallinta
Raaka -aineiden timanttijauhe on avaintekijä, joka vaikuttaa PCD: n suorituskykyyn. Timanttimikropowerin esikäsittely, joka lisää pienen määrän aineita, jotka estävät epänormaalia timanttihiukkasten kasvua ja sintrausaineen kohtuullinen valinta voivat estää epänormaalien timanttikiukkasten kasvua.
Korkea puhdas NPD, jolla on tasainen rakenne, voi tehokkaasti eliminoida anisotropian ja parantaa edelleen mekaanisia ominaisuuksia. Korkean energian pallon jauhamismenetelmällä valmistettua nanografia-esiastejauhetta käytettiin happipitoisuuden säätelemiseen korkean lämpötilan esisuunnitelmassa, muuttamalla grafiitti timantiksi alle 18 GPA: ta ja 2100-2300 ℃, aiheuttaen lamellia ja rakeista NPD: tä, ja kovuus lisääntyi lamellan paksuuden laskiessa.
④ Myöhäinen kemiallinen käsittely
Samassa lämpötilassa (200 ° ℃) ja ajassa (20H) Lewis Acid-FECL3: n koboltin poistovaikutus oli merkittävästi parempi kuin veden ja HCl: n optimaalinen suhde oli 10-15 g / 100 ml. PCD: n lämpöstabiilisuus paranee, kun koboltin poistosyvyys kasvaa. Karkean rakeisen kasvu PCD: n voimakas happokäsittely voi kokonaan poistaa CO: n, mutta sillä on suuri vaikutus polymeerin suorituskykyyn; TIC: n ja WC: n lisääminen synteettisen monikiteisen rakenteen muuttamiseksi ja yhdistämällä vahva happohoito PCD: n stabiilisuuden parantamiseksi. Tällä hetkellä PCD -materiaalien valmistusprosessi on parantunut, tuotteen sitkeys on hyvä, anisotropia on parantunut huomattavasti, se on toteuttanut kaupallisen tuotannon, liittyvät teollisuudenalat kehittyvät nopeasti.
(2) PCD -terän käsittely
① Leikkausprosessi
PCD: llä on korkea kovuus, hyvä kulumisvastus ja suuri vaikea leikkausprosessi.
② Hitsausmenettely
PDC ja veitsen runko mekaanisella puristimella, sidoksella ja juomalla. Juottomahdollisuuksien puristaminen on painettava PDC karbidimatriisiin, mukaan lukien tyhjiöjärjestelmät, tyhjiödiffuusihitsaus, korkeataajuuden induktion lämmitysjuuttaminen, laserhitsaus jne. Korkean taajuuden induktion lämmitys Juoma -alueella on alhaiset kustannukset ja korkeat tuotot, ja sitä on käytetty laajasti. Hitsauslaatu liittyy vuon, hitsausseos- ja hitsauslämpötilaan. Hitsauslämpötilalla (yleensä alle 700 ° ℃) on suurin vaikutus, lämpötila on liian korkea, helppo aiheuttaa PCD-grafiitisointia tai jopa "ylikuormitusta", mikä vaikuttaa suoraan hitsausvaikutukseen, ja liian matala lämpötila johtaa riittämättömään hitsauslujuuteen. Hitsauslämpötilaa voidaan säätää eristysajalla ja PCD -punoituksen syvyydellä.
③ Terän jauhamisprosessi
PCD -työkalujen hiomisprosessi on avain valmistusprosessiin. Yleensä terän ja terän huippuarvo on 5UM: n sisällä ja kaarisäde on 4um: n sisällä; Etu- ja takaosan leikkuupinta varmistaa tietyn pintapinnan ja jopa vähentää etuleikkauspinnan RA: ta arvoon 0,01 μm peilien vaatimusten täyttämiseksi, saa sirut virtaamaan etuveitsen pintaa pitkin ja estävät tarttuvan veitsen.
Terän hiomaprosessi sisältää timanttien hiomapyörän mekaanisen terän hionta, sähköisen kipinänterän hionta (EDG), metallisideaineen erittäin kova hiottava hiomapyörä online -elektrolyyttinen viimeistelyterän hioma (ELID), komposiittien terän hioma koneistus. Niistä timanttien hiomapyörän mekaaninen terän hiominen on kypsin, yleisimmin käytetty.
Aiheeseen liittyvät kokeet: ① Karkea hiukkasten jauhatuspyörä johtaa vakavaan terän romahtamiseen ja jauhatuspyörän hiukkaskoko heikkenee, ja terän laatu paranee; Hiomapyörän hiukkaskoko liittyy läheisesti hienon hiukkasen tai erittäin erittäin hiukkasten PCD -työkalujen terän laatuun, mutta sillä on rajoitettu vaikutus karkeasti hiukkasten PCD -työkaluihin.
Aiheeseen liittyvä tutkimus kotona ja ulkomailla keskittyy pääasiassa terien jauhamismekanismiin ja prosessiin. Terän jauhatusmekanismissa lämpökemiallinen poisto ja mekaaninen poistaminen ovat hallitsevia, ja hauraspoisto ja väsymyksen poisto ovat suhteellisen pieniä. Hiomattaessa erilaisten sitoutumisaineiden timanttien hiomapyörien voimakkuuden ja lämmönkestävyyden mukaan jauhatuspyörän nopeus- ja keinutaajuutta niin pitkälle kuin mahdollista, välttävät haurautta ja väsymyksen poistamista, parantavat termokemiallisen poistumisen osuutta ja vähentävät pinnan karheutta. Kuivan jauhamisen pinnan karheus on alhainen, mutta helposti korkean prosessointilämpötilan, palamistyökalun pinnan vuoksi,
Terän jauhamisprosessin on kiinnitettävä huomiota: ① Valitse kohtuulliset terän jauhatusprosessiparametrit, voi tehdä reunasta suuhun laadun erinomaisemman, etu- ja takaterän pintapinta -alaisena korkeammalle. Harkitse kuitenkin myös korkeaa hiontavoimaa, suurta menetystä, alhaisen hiontatehokkuutta, korkeita kustannuksia; ② Valitse kohtuullinen jauhatuspyörän laatu, mukaan lukien sideainetyyppi, hiukkaskoko, pitoisuus, sideaine, hiomapyörän kastike, kohtuulliset kuivat ja märät terän hiomisolosuhteet, voi optimoida työkalun etu- ja takakulman, veitsen kärjen passivointiarvo ja muut parametrit, samalla kun parantaa työkalun pinnan laatua.
Erilaisella sitoutumisella timantin hiomapyörällä on erilaiset ominaisuudet ja erilaiset jauhatusmekanismit ja -vaikutus. Hartsin sideaineen timantihiekkapyörä on pehmeä, jauhatushiukkaset ovat helppo pudota ennenaikaisesti, koska niillä ei ole lämmönkestävyyttä, pinta muodostuu helposti lämmöllä, terän hiomapinta on alttiita käyttämään merkkejä, suuri karheus; Metallin sideaineen timanttien hiomapyörä pidetään terävänä hiomalla murskaus, hyvä muotoilu, pinta, terän hionnan alhainen pinnan karheus, suurempi tehokkuus, mutta hionta hiukkasten sitoutumiskyky tekee itsensä jakamisesta huonoista, ja huippuluokan on helppo jättää iskuväli, aiheuttaen vakavia marginaalivaurioita; Keraamisen sideaineen timanttien hiomapyörällä on kohtalainen lujuus, hyvä itsesopimuksen suorituskyky, enemmän sisäisiä huokosia, suosimista pölynpoistoa ja lämmön hajoamista, voivat sopeutua moniin jäähdytysnesteisiin, matalaan hiontalämpötilaan, jauhatuspyörä on vähemmän kulunut, hyvän muodon säilyttäminen, korkeimman tehokkuuden tarkkuus, mutta timanttien jauhamisen runko ja sidontajohto on tiivisten pinta-alan pinta-alan. Käytä prosessointimateriaalien, kattavan hiontatehokkuuden, hioma -arvon kestävyyden ja työkappaleen pinnan laadun mukaan.
Hiontaa koskeva tutkimus keskittyy pääasiassa tuottavuuden ja hallintakustannusten parantamiseen. Yleensä hiontanopeutta Q (PCD: n poisto yksikköä kohti) ja kulutussuhde G (PCD: n poisto -suhde jauhatuspyörän häviämiseen) käytetään arviointikriteereinä.
Saksalainen tutkija Kenter hionta PCD -työkalu vakiopaineella, testi: ① lisää jauhatuspyörän nopeutta, PDC -hiukkaskokoa ja jäähdytysnesteen konsentraatiota, jauhatus- ja kulutussuhde pienenevät; ② Lisää hiontapartikkelikokoa, lisää vakiopainetta, lisää timantin konsentraatiota jauhatuspyörässä, jauhatusnopeuden ja kulutussuhteen nousun; ③ Sideainetyyppi on erilainen, hionta- ja kulutussuhde on erilainen. Kenteriä PCD -työkalun terän jauhatusprosessia tutkittiin systemaattisesti, mutta terän jauhatusprosessin vaikutusta ei analysoitu systemaattisesti.
3. PCD -leikkaustyökalujen käyttö ja vika
(1) työkalujen leikkausparametrien valinta
PCD -työkalun alkuperäisen ajanjakson aikana terävä reunan suu passii vähitellen ja koneistuspinnan laatu parani. Passivointi voi tehokkaasti poistaa terän jauhamisen tuottamat mikrovälin ja pienet urat, parantaa leikkuureunan pinnan laatua ja muodostaa samalla pyöreän reunan säteen jalostetun pinnan puristamiseksi ja korjaamiseksi parantaen siten työkappaleen pinnan laatua.
PCD-työkalujen pintajyrsyn alumiiniseos, leikkausnopeus on yleensä 4000 m / min, reiän prosessointi on yleensä 800 m / min, korkean elastisen muovisen ei-rautametallin prosessoinnin tulisi ottaa suurempi kääntymisnopeus (300-1000 m / min). Syöttömäärää suositellaan yleensä välillä 0,08-0,15 mm/r. Liian suuri rehua, lisääntynyt leikkuuvoima, lisääntynyt jäännösgeometrinen pinta -ala työkappaleen pinnalla; Liian pieni syöttötilavuus, lisääntynyt leikkuulämpö ja lisääntynyt kuluminen. Leikkaussyvyys kasvaa, leikkausvoima kasvaa, leikkauslämpö kasvaa, käyttöikä vähenee, liiallinen leikkaussyvyys voi helposti aiheuttaa terän romahtamista; Pieni leikkaussyvyys johtaa kovettumisen, kulumisen ja jopa terän romahtamiseen.
(2) Kulutuslomake
Työkalujen käsittely työkappaleen kitkasta, korkeasta lämpötilasta ja muista syistä kuluminen on väistämätöntä. Timanttityökalun kuluminen koostuu kolmesta vaiheesta: alkuperäisestä nopeasta kulumisvaiheesta (tunnetaan myös nimellä siirtymävaihe), vakiovaiheessa vakiokäyttötaajuus ja sitä seuraava nopea kulumisvaihe. Nopea kulumisvaihe osoittaa, että työkalu ei toimi ja vaatii uudelleen. Leikkaustyökalujen kulumismuodot sisältävät liiman kulumisen (kylmähitsaus kuluminen), diffuusion kulumisen, hankaavan kulumisen, hapettumisen kulumisen jne.
PCD -työkalujen kulumismuoto on erilainen kuin perinteiset työkalut, liimakulutus, diffuusion kuluminen ja monikiteinen kerrosvaurio. Niiden joukossa monikiteisen kerroksen vauriot ovat tärkein syy, joka ilmenee, kun hienovarainen terän romahtaminen, joka johtuu ulkoisesta vaikutuksesta tai liiman menetyksestä PDC: ssä, muodostaen aukon, joka kuuluu fyysisiin mekaanisiin vaurioihin, mikä voi johtaa tarkkuuden käsittelyn ja työkappaleiden romun vähentämiseen. PCD -hiukkaskoko, teränmuoto, terän kulma, työkappalemateriaali ja prosessointiparametrit vaikuttavat terän voimakkuukseen ja leikkausvoimaan ja aiheuttavat sitten monikiteisen kerroksen vaurioita. Suunnittelukäytännössä asianmukaiset raaka -aineiden hiukkaskoko, työkaluparametrit ja prosessointiparametrit tulisi valita käsittelyolosuhteiden mukaan.
4. PCD -leikkaustyökalujen kehityssuuntaus
Tällä hetkellä PCD-työkalun levitysalue on laajennettu perinteisestä kääntymisestä poraukseen, jyrsinnölle, nopeaan leikkaukseen, ja sitä on käytetty laajasti kotona ja ulkomailla. Sähköajoneuvojen nopea kehitys ei ole vain tuonut vaikutusta perinteiseen autoteollisuuteen, vaan myös tuonut työkaluteollisuudelle ennennäkemättömät haasteet ja kehottaen työkaluteollisuutta nopeuttamaan optimointia ja innovaatioita.
PCD -leikkaustyökalujen laaja käyttö on syventynyt ja edistänyt leikkaustyökalujen tutkimusta ja kehittämistä. Tutkimuksen syventämisen myötä PDC -eritelmät ovat pienentyneet, viljan hienosäätöjen optimointi, suorituskyvyn tasaisuus, jauhatusnopeus ja kulutussuhde on korkeampi ja korkeampi, muodon ja rakenteen monipuolistaminen. PCD -työkalujen tutkimussuuntaa ovat: ① Tutkimus ja kehittää ohut PCD -kerros; ② Tutki ja kehittää uusia PCD -työkalumateriaaleja; ③ Tutkimus PCD -työkalujen hitsaamiseksi ja kustannusten vähentämiseksi edelleen; ④ Tutkimus parantaa PCD -työkalun terien jauhatusprosessia tehokkuuden parantamiseksi; ⑤ Tutkimus optimoi PCD -työkaluparametrit ja käyttää työkaluja paikallisten olosuhteiden mukaan; ⑥ Tutkimus valitsee rationaalisesti leikkausparametrien prosessoitujen materiaalien mukaan.
lyhyt yhteenveto
(1) PCD -työkalujen leikkaussuorituskyky, korvaa monien karbide -työkalujen pulaa; Samanaikaisesti hinta on paljon alhaisempi kuin yksi Crystal Diamond -työkalu nykyaikaisessa leikkauksessa on lupaava työkalu;
(2) Käsiteltyjen materiaalien tyypin ja suorituskyvyn mukaan kohtuullinen valikoima PCD -työkalujen hiukkaskoko ja parametrit, jotka ovat työkalujen valmistuksen ja käytön lähtökohta
(3) PCD -materiaalilla on suuri kovuus, mikä on ihanteellinen materiaali veitsen piirikunnan leikkaamiseen, mutta se tuo myös vaikeuksia leikata työkalujen valmistusta. Valmistaessaan prosessin vaikeuksien ja prosessointitarpeiden arvioimiseksi kattavasti parhaan kustannustehokkuuden saavuttamiseksi;
(4) PCD -prosessointimateriaalit Knife Countyssa, meidän on kohtuudella valita leikkausparametrien avulla tuotteen suorituskyvyn saavuttamisen perusteella työkalun käyttöiän pidentämiseksi mahdollisuuksien mukaan työkalujen elämän, tuotannon tehokkuuden ja tuotteen laadun saavuttamiseksi;
(5) Tutki ja kehitä uusia PCD -työkalumateriaaleja sen luontaisten haittojen ratkaisemiseksi
Tämä artikkeli on peräisin "superhard -materiaaliverkko"
Viestin aika: Maaliskuu 25-2025
