Nástroj PCD je vyrobený z polykryštalického diamantového špičky noža a karbidovej matrice prostredníctvom vysokej teploty a vysokotlakového spekania. Môže nielen poskytnúť úplnú hru výhodám vysokej tvrdosti, vysokej tepelnej vodivosti, nízkeho koeficientu trenia, koeficientu nízkej tepelnej expanzie, malej príbuznosti s kovovou a neoverovou, vysokou elastickou modulom, bez štiepenia, izotropného, ale tiež s vysokou pevnosťou tvrdej zliatiny.
Tepelná stabilita, húževnatosť nárazu a odolnosť proti opotrebeniu sú hlavnými ukazovateľmi výkonnosti PCD. Pretože sa väčšinou používa vo vysokom teplote a prostredí s vysokým stresom, tepelná stabilita je najdôležitejšou vecou. Štúdia ukazuje, že tepelná stabilita PCD má veľký vplyv na jeho odolnosť proti opotrebeniu a húževnatosť nárazu. Údaje ukazujú, že keď je teplota vyššia ako 750 ℃, odolnosť proti opotrebeniu a húževnatosť PCD sa vo všeobecnosti znížia o 5% -10%.
Krištáľový stav PCD určuje jeho vlastnosti. V mikroštruktúre tvoria atómy uhlíka kovalentné väzby so štyrmi susednými atómami, získajú tetraedrálnu štruktúru a potom tvoria atómový kryštál, ktorý má silnú orientáciu a väzbovú silu a vysokú tvrdosť. Hlavné indexy výkonnosti PCD sú nasledujúce: ① tvrdosť môže dosiahnuť 8 000 HV, 8-12 krát karbidu; ② Tepelná vodivosť je 700 W / Mk, 1,5-9 krát, dokonca vyššia ako PCBN a meď; ③ Koeficient trenia je vo všeobecnosti iba 0,1-0,3, oveľa menej ako 0,4-1 karbidu, čo významne znižuje reznú silu; ④ Koeficient tepelnej expanzie je iba 0,9 x 10-6-18x10-6,1 / 5 karbidu, ktorý môže znížiť tepelnú deformáciu a zlepšiť presnosť spracovania; ⑤ a nekovové materiály sú menšou afinitou pri vytváraní uzlov.
Kubický nitrid bóru má silnú oxidačnú odolnosť a dokáže spracovať materiály obsahujúce železo, ale tvrdosť je nižšia ako diamant s jedným kryštálom, rýchlosť spracovania je pomalá a účinnosť je nízka. Jednorazový diamant má vysokú tvrdosť, ale húževnatosť je nedostatočná. Anizotropia uľahčuje disociáciu pozdĺž povrchu (111) pod vplyvom vonkajšej sily a účinnosť spracovania je obmedzená. PCD je polymér syntetizovaný pomocou diamantových častíc veľkosti mikrónov určitými prostriedkami. Chaotická povaha neusporiadanej akumulácie častíc vedie k jej makroskopickej izotropnej povahe a v pevnosti v ťahu nie je žiadny smerový a štiepny povrch. V porovnaní s jednostupňovým diamantom hranica zŕn PCD účinne znižuje anizotropiu a optimalizuje mechanické vlastnosti.
1. Princípy návrhu nástrojov na rezanie PCD
(1) Primeraný výber veľkosti častíc PCD
Teoreticky by sa PCD mala pokúsiť spresniť zrná a distribúcia prísad medzi výrobkami by mala byť čo najohrozenejšia na prekonanie anizotropie. Výber veľkosti častíc PCD sa tiež týka podmienok spracovania. Všeobecne povedané, PCD s vysokou pevnosťou, dobrou húževnatosťou, dobrým odporom nárazu a jemným zrnom sa môže použiť na dokončenie alebo super dokončovanie a PCD hrubého zrna sa môže použiť na všeobecné drsné obrábanie. Veľkosť častíc PCD môže významne ovplyvniť výkon opotrebenia nástroja. Relevantná literatúra poukazuje na to, že keď je zrno suroviny veľké, odolnosť proti opotrebeniu sa postupne zvyšuje so znížením veľkosti zŕn, ale keď je veľkosť zŕn veľmi malá, toto pravidlo nie je použiteľné.
Súvisiace experimenty vybrali štyri diamantový prášok s priemernou veľkosťou častíc 10UM, 5UM, 2UM a 1UM, a dospelo sa k záveru, že: ① so znížením veľkosti častíc suroviny, sa difúzuje rovnomernejšie; S poklesom ② sa postupne znižoval odolnosť proti opotrebeniu a tepelný odpor PCD.
(2) Primeraný výber formy úst a hrúbky čepele
Forma úst čepele obsahuje hlavne štyri štruktúry: invertovaný okraj, tupý kruh, invertovaný okrajový kruhový tupý kruh zložený a ostrý uhol. Vďaka ostrej uhlovej štruktúre je hrana ostrý, rýchlosť rezania je rýchla, môže výrazne znížiť reznú silu a Burr, zlepšiť kvalitu povrchu produktu, je vhodnejšia pre nízku zliatinu hliníka kremíka a inú nízku tvrdosť, rovnomernú neostrenú dokončenia kovov. Tupá okrúhla štruktúra môže pasivovať ústa čepele, tvoriace uhol R, účinne zabrániť lámaniu čepele, vhodnej na spracovanie strednej / vysokej zliatiny hliníkovej hliníkovej zliatiny. V niektorých špeciálnych prípadoch, ako je napríklad plytká hĺbka rezania a malé kŕmenie nožov, je uprednostňovaná tupá guľatá štruktúra. Invertovaná štruktúra okrajov môže zvýšiť hrany a rohy, stabilizovať čepeľ, ale zároveň zvýši odolnosť proti tlaku a rezaniu, vhodnejšiu pre vysokú zliatinu zaťaženia kremíka.
Aby ste uľahčili EDM, zvyčajne vyberte tenkú vrstvu plechov PDC (0,3-1,0 mm) plus karbidovú vrstvu, celková hrúbka nástroja je asi 28 mm. Vrstva karbidu by nemala byť príliš silná na to, aby sa predišlo stratifikácii spôsobenej rozdielom v strese medzi povrchmi spojenia
2, proces výroby nástrojov PCD
Výrobný proces nástroja PCD priamo určuje rezanie výkonu a životnosť nástroja, ktorý je kľúčom k jeho aplikácii a vývoju. Výrobný proces nástroja PCD je znázornený na obrázku 5.
(1) Výroba kompozitných tabliet PCD (PDC)
① Výrobný proces PDC
PDC sa všeobecne skladá z prírodného alebo syntetického diamantového prášku a väzbového činidla pri vysokej teplote (1 000-2 000 ℃) a vysokého tlaku (5-10 atm). Väzbové činidlo tvorí väzbový mostík s TIC, SIC, FE, CO, NI atď. Ako hlavné zložky a diamantový kryštál je zabudovaný do kostry väzbového mostíka vo forme kovalentnej väzby. PDC sa všeobecne vyrába na disky s pevným priemerom a hrúbkou a mletie a leštené a iné zodpovedajúce fyzikálne a chemické ošetrenie. Ideálna forma PDC by si v podstate mala v maximálnej možnej miere zachovať vynikajúce fyzikálne charakteristiky diamantu s jedným kryštálom, a preto by sa v čo najväčšej možnej miere kombinácia prísad v sintringovom tele mala byť čo najmenej, čo najviac, kombinácia väzieb častíc DD, v malej miere.
② Klasifikácia a výber spojív
Spojenie je najdôležitejším faktorom ovplyvňujúcim tepelnú stabilitu nástroja PCD, ktorý priamo ovplyvňuje jeho tvrdosť, odolnosť proti opotrebeniu a tepelnú stabilitu. Bežné metódy väzby PCD sú: železo, kobalt, nikel a ďalšie prechodné kovy. Ako lepkavé činidlo sa použil zmiešaný prášok CO a W a komplexný výkon spekaného PCD bol najlepší, keď bol tlak syntézy 5,5 GPA, teplota sintrovania bola 1450 ° a izolácia počas 4 minút. SIC, TIC, WC, TIB2 a ďalšie keramické materiály. Sic Tepelná stabilita SIC je lepšia ako stabilita CO, ale tvrdosť a húževnatosť zlomeniny sú relatívne nízke. Vhodné zníženie veľkosti surovín môže zlepšiť tvrdosť a húževnatosť PCD. Žiadne lepidlo, s grafitom alebo inými zdrojmi uhlíka v ultra vysokej teplote a vysokým tlakom spaľovanými na polymérny diamant v nanomateriále (NPD). Použitie grafitu ako prekurzoru na prípravu NPD je najnáročnejšími podmienkami, ale syntetický NPD má najvyššiu tvrdosť a najlepšie mechanické vlastnosti.
Výber a kontrola ③ zrná
Diamantový prášok suroviny je kľúčovým faktorom ovplyvňujúcim výkonnosť PCD. Predbežné diamantové mikroporúče, pridanie malého množstva látok, ktoré brzdia rast abnormálnych diamantových častíc a primeraný výber sintrovacích prísad, môže inhibovať rast abnormálnych diamantových častíc.
Vysoký čistý NPD s rovnomernou štruktúrou môže účinne eliminovať anizotropiu a ďalej zlepšiť mechanické vlastnosti. Nanografický prekurzorový prášok pripravený metódou vysokoenergetického mletia guľôčok sa použil na reguláciu obsahu kyslíka pri predbežnom základe vysokej teploty, transformácia grafitu na diamant pod 18 GPA a 2100-2300 ℃, generovanie lamely a granulovaného NPD a tvrdosť sa zvýšila so znížením hrúbky lamely.
④ Neskoré chemické ošetrenie
Pri rovnakej teplote (200 ° ℃) a čas (20H) bol účinok odstraňovania kobaltu Lewisovej kyseliny-FECL3 významne lepší ako účinok vody a optimálny pomer HCl bol 10-15 g / 100 ml. Tepelná stabilita PCD sa zlepšuje so zvyšovaním hĺbky odstránenia kobaltu. V prípade hrubozrnných rastových PCD môže silné ošetrenie kyseliny úplne odstrániť CO, ale má veľký vplyv na výkon polyméru; Pridanie TIC a WC na zmenu syntetickej polykryštálnej štruktúry a kombinovanie so silným ošetrením kyseliny, aby sa zlepšila stabilita PCD. V súčasnosti sa zlepšuje proces prípravy materiálov PCD, húževnatosť produktu je dobrá, anizotropia sa výrazne zlepšila, realizovala komerčnú výrobu, súvisiace priemyselné odvetvia sa rýchlo vyvíjajú.
(2) spracovanie čepele PCD
① Proces rezania
PCD má vysokú tvrdosť, dobrý odolnosť proti opotrebeniu a vysoký ťažký proces rezania.
② Postup zvárania
PDC a telo noža mechanickou svorkou, lepením a spájkovaním. Vypojenie je stlačiť PDC na karbid matrice, vrátane vákuového spájkovania, vákuového difúzneho zvárania, vysokofrekvenčného indukčného zahrievania spájkovania, laserového zvárania atď. Vysokofrekvenčné indukčné vykurovacie spájanie má nízke náklady a vysokú návratnosť a bolo široko používané. Kvalita zvárania súvisí s tokom, zváraním zliatinou a teplotou zvárania. Teplota zvárania (všeobecne nižšia ako 700 ° ℃) má najväčší vplyv, teplota je príliš vysoká, ľahko spôsobuje Grafitizáciu PCD alebo dokonca „nadmerné spaľovanie“, čo priamo ovplyvňuje efekt zvárania a príliš nízka teplota povedie k nedostatočnej pevnosti zvárania. Teplota zvárania môže byť regulovaná časom izolácie a hĺbkou začervenania PCD.
③ Proces mletia čepele
Proces brúsenia nástroja PCD je kľúčom k výrobnému procesu. Všeobecne platí, že maximálna hodnota čepele a čepele je do 5UM a oblúkový polomer je do 4UM; Rezárny povrch prednej a chrbta zaisťuje určitú povrchovú úpravu a dokonca znížte RA rezu predného rezania na 0,01 μm, aby sa splnili požiadavky na zrkadlo, aby čipy tokovali pozdĺž povrchu predného noža a zabránili prilepeniu noža.
Proces mletia čepele obsahuje mechanické brúsenie diamantového brúsenia kolesa, brúsenie elektrickej iskry (EDG), kovové spojivo super tvrdé brúsenie kolesa online elektrolytické finistringové mletie (ELID), kompozitné mletie lopty. Medzi nimi je mechanické brúsenie diamantového brúsenia kolesa mletie najzrelejšie, najčastejšie používané.
Súvisiace experimenty: ① Hrubé brúsenie častíc povedie k vážnemu kolapsu čepele a veľkosť častíc mletia klesá a kvalita čepele sa zlepšuje; Veľkosť častíc ② mletia kolesa úzko súvisí s kvalitou čepele s jemnými časticami alebo ultrajemnými časticami PCD nástrojmi, ale má obmedzený vplyv na hrubé častice PCD.
Súvisiaci výskum doma iv zahraničí sa zameriava hlavne na mechanizmus a proces brúsenia čepele. V mechanizme mletia čepele je dominantné termochemické odstránenie a mechanické odstránenie a krehké odstránenie a odstránenie únavy sú relatívne malé. Pri brúsení podľa pevnosti a tepelného odporu rôznych drviacich kolesov Diamond Grinding Diamond, zlepšujte rýchlosť a frekvenciu výkyvu mletia čo najviac, vyhnite sa britovaniu a odstraňovaniu únavy, zlepšíte podiel termochemického odstránenia a znížte drsnosť povrchu. Drsnosť povrchu suchého mletia je nízka, ale ľahko v dôsledku vysokej teploty spracovania, povrchu horiaceho nástroja,
Proces mletia čepele je potrebné venovať pozornosť: ① Vyberte si primerané parametre procesu mletia čepele, môže zvýšiť vyššiu kvalitu ústí v ústach okraja vyššie. Zvážte však aj vysokú mletnú silu, veľkú stratu, nízku efektívnosť mletia, vysoké náklady; ② Vyberte primeranú kvalitu brúsneho kolesa, vrátane typu spojiva, veľkosti častíc, koncentrácie, spojiva, obväzu brúsneho kolesa, s primeranou suchou a mokrou mletou mležou, môže optimalizovať predný a zadný roh nástroju, hodnotu pasivácie noža a ďalšie parametre, zatiaľ čo zlepší kvalitu povrchu nástroja.
Rôzne väzobné diamantové brúsenie kolesa má rôzne vlastnosti a rôzny mechanizmus a účinok mletia. Pieskové koleso Diamantového spojiva živice je mäkké, predčasne spadnú častice brúsky, bez tepelného odporu, povrch sa ľahko deformuje teplotou, brúsenie čepele je náchylné na nosenie značiek, veľkej drsnosti; Diamantové brúsenie kovového spojiva je udržiavané ostré brúsením drvenia, dobrou formovateľnosťou, povrchom, nízkou drsnosťou brúsenia čepele, vyššou účinnosťou, avšak väzobná schopnosť mletia častíc spôsobuje, že samoobsietok je slabý a rezná hrana je ľahká zanecháva medzeru v náraze, čo spôsobuje vážne poškodenie okrajov; Keramické brúsky diamantové brúsenie kolesa má miernu pevnosť, dobrý vlastný výkon, viac vnútornejších pórov, fav pre odstraňovanie prachu a rozptyl tepla, môže sa prispôsobiť rôznej chladiacej kvapaliny, nízka mletie teploty, brúska je menej opotrebovaná, dobrá retencia tvaru, presnosť nástroja na povrchu povrchu. Používajte podľa spracovateľských materiálov, komplexnú efektívnosť mletia, abrazívnu trvanlivosť a kvalitu povrchu obrobku.
Výskum efektívnosti mletia sa zameriava hlavne na zlepšenie nákladov na produktivitu a kontrolu. Vo všeobecnosti sa ako hodnotiace kritériá používajú rýchlosť mletia Q (odstránenie PCD na jednotku času) a pomer opotrebenia G (pomer odstránenia PCD k strate mletia kolies).
Nemecký vedec Kenter Brinding PCD nástroj s konštantným tlakom, test: ① Zvyšuje sa rýchlosť mletia kolies, veľkosť častíc PDC a koncentrácia chladiacej kvapaliny, rýchlosť mletia a pomer opotrebenia; ② Zvyšuje veľkosť mletých častíc, zvyšuje konštantný tlak, zvyšuje koncentráciu diamantu v brúsnom kolieskach, rýchlosť mletia a zvýšenie pomeru opotrebenia; ③ Typ spojiva je iný, miera mletia a opotrebenie je iná. Kenter Proces mletia čepele nástroja PCD sa študoval systematicky, ale vplyv procesu mletia čepele sa systematicky neanalyzoval.
3. Použitie a zlyhanie nástrojov na rezanie PCD
(1) Výber parametrov rezania nástrojov
Počas počiatočného obdobia nástroja PCD sa postupne ustúpili ostré ústa hrán a kvalita obrábania povrchu sa zlepšila. Pasivácia môže účinne odstrániť mikro medzeru a malé hrebeniny vyvolané brúsením čepele, zlepšiť kvalitu povrchu reznej hrany a zároveň vytvoriť polomer kruhového okraja na stlačenie a opravu spracovaného povrchu, čím sa zlepší kvalita povrchu obrobku.
Zliatina hliníkovej mletia nástroja PCD, rýchlosť rezania je vo všeobecnosti za 4 000 m / min. Spracovanie otvorov je zvyčajne v 800 m / min, spracovanie vysokého elastického plastového neželezného kovu by malo mať vyššiu rýchlosť otáčania (300-1 000 m / min). Objem napájania sa všeobecne odporúča medzi 0,08-0,15 mm/r. Príliš veľký objem krmiva, zvýšená rezná sila, zvýšená zvyšková geometrická plocha povrchu obrobku; Príliš malý objem krmiva, zvýšené rezanie tepla a zvýšené opotrebenie. Zvyšuje sa hĺbka rezania, zvyšuje sa rezná sila, zvyšuje sa rezné teplo, život sa znižuje, nadmerná hĺbka rezania môže ľahko spôsobiť zrútenie čepele; Malá hĺbka rezania povedie k tvrdeniu obrábania, opotrebeniu a dokonca aj kolapsu čepele.
(2) Formulár opotrebenia
Obrobok spracovania nástrojov, z dôvodu trenia, vysokej teploty a ďalších dôvodov, je nevyhnutné opotrebenie. Opotrebenie diamantového nástroja pozostáva z troch štádií: počiatočná fáza rýchleho opotrebenia (známa tiež ako fáza prechodu), fázu stabilného opotrebenia s konštantnou rýchlosťou opotrebenia a následnej rýchlej fázy opotrebenia. Fáza rýchleho opotrebenia naznačuje, že nástroj nefunguje a vyžaduje preradenie. Formy opotrebenia rezných nástrojov zahŕňajú lepiace opotrebenie (opotrebovanie zvárania), difúzne opotrebenie, abrazívne opotrebenie, oxidačné opotrebenie atď.
Na rozdiel od tradičných nástrojov je opotrebovaná forma nástrojov PCD priľnavé opotrebenie, difúzne opotrebenie a poškodenie polykryštalickej vrstvy. Medzi nimi je poškodenie polykryštálovej vrstvy hlavným dôvodom, ktorý sa prejavuje ako jemný kolaps čepele spôsobený vonkajším nárazom alebo stratou lepidla v PDC, ktorý vytvára medzeru, ktorá patrí k fyzickému mechanickému poškodeniu, čo môže viesť k zníženiu presnosti spracovania a šrotu obrobkov. Veľkosť častíc PCD, forma čepele, uhol čepele, materiál obrobku a parametre spracovania ovplyvnia pevnosť čepele a reznú silu čepele a potom spôsobia poškodenie polykryštálovej vrstvy. V inžinierskej praxi by sa podľa podmienok spracovania mali vybrať vhodná veľkosť častíc surovín, parametre nástroja a parametre spracovania.
4. Vývojový trend nástrojov na rezanie PCD
V súčasnosti sa aplikačný rozsah nástroja PCD rozšíril od tradičného otáčania na vŕtanie, mletie, vysokorýchlostné rezanie a bol široko používaný doma iv zahraničí. Rýchly rozvoj elektrických vozidiel priniesol nielen vplyv tradičného automobilového priemyslu, ale priniesol aj bezprecedentné výzvy pre odvetvie nástrojov a vyzval odvetvie nástrojov, aby urýchlil optimalizáciu a inovácie.
Široká aplikácia nástrojov na rezanie PCD sa prehĺbila a propagovala výskum a vývoj nástrojov na rezanie. S prehĺbením výskumu sa špecifikácie PDC zmenšujú a sú menšie, optimalizácia kvality zŕn, rovnomernosť výkonnosti, rýchlosť mletia a pomer opotrebenia je vyššia a vyššia, diverzifikácia tvaru a štruktúry. Smery výskumu nástrojov PCD zahŕňajú: ① Výskum a vyvinúť tenkú vrstvu PCD; ② Výskum a vývoj nových materiálov nástrojov PCD; ③ Výskum na lepšie zváracie nástroje PCD a ďalšie zníženie nákladov; ④ Výskum zlepšuje proces brúsenia čepele PCD nástrojov, aby sa zlepšila účinnosť; ⑤ Výskum optimalizuje parametre nástroja PCD a používa nástroje podľa miestnych podmienok; ⑥ Výskum racionálne vyberá parametre rezania podľa spracovaných materiálov.
stručné zhrnutie
(1) PCD výkonný výkon nástrojov, nahradenie nedostatku mnohých karbidových nástrojov; Cena je zároveň oveľa nižšia ako s jedným krištáľovým diamantovým nástrojom v modernom rezaní, je sľubným nástrojom;
(2) Podľa typu a výkonu spracovaných materiálov je primeraný výber veľkosti častíc a parametrov nástrojov PCD, čo je predpoklad výroby a používania nástrojov,
(3) Materiál PCD má vysokú tvrdosť, ktorá je ideálnym materiálom na rezanie noža County, ale tiež prináša ťažkosti pri výrobe rezania nástrojov. Pri výrobe, komplexne zvážiť problémy s procesom a potreby spracovania, aby sa dosiahol najlepší nákladový výkon;
(4) Materiály na spracovanie PCD V okrese Knife by sme sa mali primerane zvoliť parametre rezania na základe splnenia výkonu produktu, pokiaľ je to možné, aby sme rozšírili životnosť nástroja, aby sa dosiahla rovnováha životnosti nástroja, efektívnosť výroby a kvalita produktu;
(5) Výskum a vývoj nových materiálov nástrojov PCD na prekonanie jeho vlastných nevýhod
Tento článok pochádza z “sieťová sieť"
Čas príspevku: marca 25-2025
