Alat PCD diperbuat daripada hujung pisau berlian polikristalin dan matriks karbida melalui suhu tinggi dan sintering tekanan tinggi. Ia bukan sahaja dapat memberikan permainan penuh kepada kelebihan kekerasan yang tinggi, kekonduksian terma yang tinggi, pekali geseran yang rendah, pekali pengembangan haba yang rendah, pertalian kecil dengan logam dan bukan logam, modulus elastik tinggi, tidak ada permukaan cleaving, isotropik, tetapi juga mengambil kira kekuatan tinggi aloi yang tinggi.
Kestabilan terma, ketangguhan kesan dan rintangan haus adalah petunjuk prestasi utama PCD. Kerana ia kebanyakannya digunakan dalam suhu tinggi dan persekitaran tekanan tinggi, kestabilan terma adalah perkara yang paling penting. Kajian menunjukkan bahawa kestabilan terma PCD mempunyai kesan yang besar terhadap rintangan haus dan ketangguhan kesannya. Data menunjukkan bahawa apabila suhu lebih tinggi daripada 750 ℃, rintangan haus dan ketangguhan kesan PCD umumnya berkurangan sebanyak 5% -10%.
Keadaan kristal PCD menentukan sifatnya. Dalam mikrostruktur, atom karbon membentuk ikatan kovalen dengan empat atom bersebelahan, mendapatkan struktur tetrahedral, dan kemudian membentuk kristal atom, yang mempunyai orientasi yang kuat dan daya mengikat, dan kekerasan yang tinggi. Indeks prestasi utama PCD adalah seperti berikut: ① Kekerasan boleh mencapai 8000 HV, 8-12 kali karbida; ② Kekonduksian terma adalah 700W / mk, 1.5-9 kali, lebih tinggi daripada PCBN dan tembaga; ③ Koefisien geseran pada umumnya hanya 0.1-0.3, kurang daripada 0.4-1 karbida, dengan ketara mengurangkan daya pemotongan; ④ Koefisien pengembangan terma hanya 0.9x10-6-1.18x10-6,1 / 5 karbida, yang dapat mengurangkan ubah bentuk haba dan meningkatkan ketepatan pemprosesan; ⑤ dan bahan bukan logam kurang pertalian untuk membentuk nodul.
Nitrida boron kubik mempunyai rintangan pengoksidaan yang kuat dan boleh memproses bahan yang mengandungi besi, tetapi kekerasannya lebih rendah daripada berlian kristal tunggal, kelajuan pemprosesan perlahan dan kecekapannya rendah. Berlian kristal tunggal mempunyai kekerasan yang tinggi, tetapi ketangguhan tidak mencukupi. Anisotropi menjadikannya mudah untuk memisahkan permukaan (111) di bawah kesan daya luaran, dan kecekapan pemprosesan adalah terhad. PCD adalah polimer yang disintesis oleh zarah berlian bersaiz mikron dengan cara tertentu. Sifat huru -hara pengumpulan zarah yang tidak teratur membawa kepada sifat isotropik makroskopiknya, dan tidak ada permukaan arah dan belahan dalam kekuatan tegangan. Berbanding dengan berlian kristal tunggal, sempadan bijian PCD berkesan mengurangkan anisotropi dan mengoptimumkan sifat mekanik.
1. Prinsip reka bentuk alat pemotongan PCD
(1) Pemilihan saiz zarah PCD yang munasabah
Secara teorinya, PCD harus cuba memperbaiki bijirin, dan pengedaran bahan tambahan antara produk harus seragam yang mungkin untuk mengatasi anisotropi. Pilihan saiz zarah PCD juga berkaitan dengan keadaan pemprosesan. Secara umumnya, PCD dengan kekuatan yang tinggi, ketangguhan yang baik, rintangan impak yang baik dan bijirin halus boleh digunakan untuk penamat atau penamat super, dan PCD bijirin kasar boleh digunakan untuk pemesinan kasar umum. Saiz zarah PCD boleh menjejaskan prestasi haus alat. Sastera yang relevan menunjukkan bahawa apabila bijirin bahan mentah adalah besar, rintangan haus secara beransur -ansur meningkat dengan penurunan saiz bijian, tetapi apabila saiz bijian sangat kecil, peraturan ini tidak berkenaan.
Eksperimen yang berkaitan dipilih empat serbuk berlian dengan saiz zarah purata 10UM, 5UM, 2UM dan 1UM, dan disimpulkan bahawa: ① dengan penurunan saiz zarah bahan mentah, CO meresap lebih merata; Dengan penurunan ②, rintangan haus dan rintangan haba PCD secara beransur -ansur menurun.
(2) Pilihan yang munasabah dari bentuk mulut bilah dan ketebalan bilah
Bentuk mulut bilah terutamanya termasuk empat struktur: kelebihan terbalik, bulatan tumpul, komposit bulatan tumpul terbalik dan sudut tajam. Struktur sudut tajam menjadikan kelebihan tajam, kelajuan pemotongan cepat, dapat mengurangkan daya pemotongan dan burr dengan ketara, meningkatkan kualiti permukaan produk, lebih sesuai untuk aloi aluminium silikon yang rendah dan kekerasan rendah yang lain, penamat logam yang tidak seragam. Struktur bulat bodoh boleh melepasi mulut bilah, membentuk sudut R, dengan berkesan menghalang pemecahan bilah, sesuai untuk memproses aloi aluminium silikon sederhana / tinggi. Dalam beberapa kes khas, seperti kedalaman pemotongan cetek dan makan pisau kecil, struktur bulat tumpul lebih disukai. Struktur kelebihan terbalik dapat meningkatkan tepi dan sudut, menstabilkan bilah, tetapi pada masa yang sama akan meningkatkan tekanan dan rintangan pemotongan, lebih sesuai untuk beban berat pemotongan aloi aluminium silikon tinggi.
Untuk memudahkan EDM, biasanya memilih lapisan lembaran PDC nipis (0.3-1.0mm), ditambah lapisan karbida, ketebalan jumlah alat adalah kira-kira 28mm. Lapisan karbida tidak boleh terlalu tebal untuk mengelakkan stratifikasi yang disebabkan oleh perbezaan tekanan antara permukaan ikatan
2, proses pembuatan alat PCD
Proses pembuatan alat PCD secara langsung menentukan prestasi pemotongan dan hayat perkhidmatan alat, yang merupakan kunci kepada aplikasi dan pembangunannya. Proses pembuatan alat PCD ditunjukkan dalam Rajah 5.
(1) Pembuatan tablet komposit PCD (PDC)
① Proses pembuatan PDC
PDC biasanya terdiri daripada serbuk berlian semulajadi atau sintetik dan ejen mengikat pada suhu tinggi (1000-2000 ℃) dan tekanan tinggi (5-10 atm). Ejen mengikat membentuk jambatan mengikat dengan tic, sic, fe, co, ni, dan lain -lain sebagai komponen utama, dan kristal berlian tertanam dalam kerangka jambatan mengikat dalam bentuk ikatan kovalen. PDC biasanya dibuat ke dalam cakera dengan diameter tetap dan ketebalan, dan pengisaran dan rawatan fizikal dan kimia yang sama. Pada dasarnya, bentuk yang ideal dari PDC harus mengekalkan ciri -ciri fizikal yang sangat baik dari berlian kristal tunggal sebanyak mungkin, oleh itu, aditif dalam badan sintering harus sedikit sebanyak mungkin, pada masa yang sama, kombinasi ikatan dd zarah sebanyak mungkin,
② klasifikasi dan pemilihan pengikat
Pengikat adalah faktor yang paling penting yang mempengaruhi kestabilan terma alat PCD, yang secara langsung mempengaruhi kekerasannya, memakai rintangan dan kestabilan terma. Kaedah ikatan PCD biasa adalah: besi, kobalt, nikel dan logam peralihan lain. Serbuk campuran CO dan W digunakan sebagai ejen ikatan, dan prestasi komprehensif PCD sintering adalah yang terbaik apabila tekanan sintesis adalah 5.5 GPa, suhu sintering adalah 1450 ℃ dan penebat untuk 4min. Sic, tic, wc, tib2, dan bahan seramik lain. Kestabilan haba SIC adalah lebih baik daripada CO, tetapi kekerasan dan kekerasan patah agak rendah. Pengurangan saiz bahan mentah yang sesuai dapat meningkatkan kekerasan dan ketangguhan PCD. Tiada pelekat, dengan grafit atau sumber karbon lain dalam suhu ultra tinggi dan tekanan tinggi dibakar menjadi berlian polimer nanoscale (NPD). Menggunakan grafit sebagai prekursor untuk menyediakan NPD adalah keadaan yang paling menuntut, tetapi NPD sintetik mempunyai kekerasan tertinggi dan sifat mekanikal terbaik.
Pemilihan dan kawalan bijirin
Serbuk berlian bahan mentah adalah faktor utama yang mempengaruhi prestasi PCD. Pretreating berlian micropowder, menambah sedikit bahan yang menghalang pertumbuhan zarah berlian yang tidak normal dan pemilihan bahan tambahan sintering yang munasabah dapat menghalang pertumbuhan zarah berlian yang tidak normal.
NPD tulen yang tinggi dengan struktur seragam secara berkesan dapat menghapuskan anisotropi dan terus meningkatkan sifat mekanikal. Serbuk prekursor nanografi yang disediakan oleh kaedah pengisaran bola tenaga tinggi digunakan untuk mengawal kandungan oksigen pada pra-sintering suhu tinggi, mengubah grafit menjadi berlian di bawah 18 GPa dan 2100-2300 ℃, menghasilkan lamella dan npd berbutir, dan kekerasan meningkat dengan penurunan ketebalan lamella.
④ rawatan kimia lewat
Pada suhu yang sama (200 ° ℃) dan masa (20H), kesan penyingkiran kobalt asid Lewis-FECL3 jauh lebih baik daripada air, dan nisbah optimum HCl adalah 10-15g / 100ml. Kestabilan terma PCD bertambah baik apabila kedalaman penyingkiran kobalt meningkat. Untuk pertumbuhan kasar PCD, rawatan asid yang kuat dapat menghapuskan CO, tetapi mempunyai pengaruh yang besar terhadap prestasi polimer; Menambah TIC dan WC untuk mengubah struktur polikristal sintetik dan menggabungkan dengan rawatan asid yang kuat untuk meningkatkan kestabilan PCD. Pada masa ini, proses penyediaan bahan PCD bertambah baik, ketangguhan produk adalah baik, anisotropi telah bertambah baik, telah menyedari pengeluaran komersial, industri berkaitan berkembang pesat.
(2) Pemprosesan pisau PCD
① Proses pemotongan
PCD mempunyai kekerasan yang tinggi, rintangan haus yang baik dan proses pemotongan yang sukar.
② Prosedur kimpalan
PDC dan badan pisau oleh pengapit mekanikal, ikatan dan brazing. Brazing adalah untuk menekan PDC pada matriks karbida, termasuk brazing vakum, kimpalan penyebaran vakum, pemanasan induksi frekuensi tinggi, kimpalan laser, dan lain -lain. Kualiti kimpalan berkaitan dengan aloi, aloi kimpalan dan suhu kimpalan. Suhu kimpalan (umumnya lebih rendah daripada 700 ° ℃) mempunyai kesan yang paling besar, suhu terlalu tinggi, mudah menyebabkan grafitisasi PCD, atau bahkan "membakar", yang secara langsung memberi kesan kepada kesan kimpalan, dan suhu yang terlalu rendah akan menyebabkan kekuatan kimpalan yang tidak mencukupi. Suhu kimpalan boleh dikawal oleh masa penebat dan kedalaman kemerahan PCD.
③ Proses pengisaran bilah
Proses pengisaran alat PCD adalah kunci kepada proses pembuatan. Umumnya, nilai puncak bilah dan bilah berada dalam 5um, dan radius arka berada dalam 4um; Permukaan pemotongan depan dan belakang memastikan kemasan permukaan tertentu, dan juga mengurangkan permukaan pemotongan depan RA hingga 0.01 μ m untuk memenuhi keperluan cermin, membuat aliran cip di sepanjang permukaan pisau depan dan mencegah pisau melekat.
Proses pengisaran bilah termasuk pengisar berlian bilah mekanikal pengisar, pengisaran pisau elektrik (EDG), pengikat logam super kasar pengisar roda pengisaran elektrolitik dalam talian pengisaran bilah (ELID), pemesinan pengisar bilah komposit. Di antara mereka, pengisar bilah mekanikal pengisaran berlian adalah yang paling matang, yang paling banyak digunakan.
Eksperimen yang berkaitan: ① Roda pengisaran zarah kasar akan membawa kepada keruntuhan bilah yang serius, dan saiz zarah roda pengisaran berkurangan, dan kualiti bilah menjadi lebih baik; Saiz zarah roda pengisaran adalah berkait rapat dengan kualiti bilah zarah halus atau alat PCD zarah ultrafine, tetapi mempunyai kesan terhad pada alat PCD zarah kasar.
Penyelidikan yang berkaitan di rumah dan luar negara terutamanya memberi tumpuan kepada mekanisme dan proses pengisaran bilah. Dalam mekanisme pengisaran bilah, penyingkiran termokimia dan penyingkiran mekanikal adalah penyingkiran yang dominan, dan penyingkiran rapuh dan keletihan agak kecil. Apabila pengisaran, mengikut kekuatan dan rintangan haba yang berbeza mengikat ejen mengikat roda pengisaran, meningkatkan kekerapan dan kekerapan swing roda pengisaran sejauh mungkin, elakkan keletihan dan keletihan penyingkiran, meningkatkan perkadaran penghapusan termokimia, dan mengurangkan kekasaran permukaan. Kekasaran permukaan pengisaran kering adalah rendah, tetapi mudah disebabkan oleh suhu pemprosesan yang tinggi, permukaan alat membakar,
Proses pengisaran bilah perlu memberi perhatian kepada: ① Pilih parameter proses pengisaran bilah yang munasabah, boleh menjadikan kualiti mulut kelebihan lebih baik, permukaan bilah depan dan belakang selesai lebih tinggi. Walau bagaimanapun, juga mempertimbangkan daya pengisaran yang tinggi, kehilangan besar, kecekapan pengisaran yang rendah, kos yang tinggi; ② Pilih kualiti roda pengisaran yang munasabah, termasuk jenis pengikat, saiz zarah, kepekatan, pengikat, berpakaian roda pengisaran, dengan keadaan pengisaran pisau kering dan basah yang munasabah, dapat mengoptimumkan alat depan dan belakang, nilai passivasi tip pisau dan parameter lain, sambil meningkatkan kualiti permukaan alat.
Roda pengisaran berlian yang berbeza mempunyai ciri -ciri yang berbeza, dan mekanisme dan kesan pengisaran yang berbeza. Roda pasir berlian resin adalah lembut, zarah pengisaran mudah jatuh awal, tidak mempunyai rintangan haba, permukaannya mudah cacat oleh haba, permukaan pengisaran bilah terdedah untuk memakai tanda, kekasaran besar; Roda pengisar berlian logam diamond disimpan tajam dengan mengisar penghancuran, kebolehbagaian yang baik, permukaan, kekasaran permukaan yang rendah dari pengisaran bilah, kecekapan yang lebih tinggi, bagaimanapun, keupayaan mengikat zarah pengisaran menjadikan golongan miskin yang mencolok diri, dan kelebihannya mudah untuk meninggalkan jurang impak, menyebabkan kerosakan marginal yang serius; Roda pengisaran berlian pengikat seramik mempunyai kekuatan sederhana, prestasi pengujaan diri yang baik, lebih banyak liang dalaman, penyingkiran habuk dan pelesapan haba, boleh menyesuaikan diri dengan pelbagai penyejuk, suhu pengisaran yang rendah, roda pengisaran yang kurang dipakai, ketepatan pemimpin tertinggi. Gunakan mengikut bahan pemprosesan, kecekapan pengisaran yang komprehensif, ketahanan kasar dan kualiti permukaan bahan kerja.
Penyelidikan mengenai kecekapan pengisaran terutamanya memberi tumpuan kepada peningkatan produktiviti dan kos kawalan. Umumnya, kadar pengisaran Q (penyingkiran PCD per unit masa) dan nisbah haus g (nisbah penyingkiran PCD kepada kehilangan roda pengisaran) digunakan sebagai kriteria penilaian.
Cendekiawan Jerman Kenter mengisar alat PCD dengan tekanan berterusan, ujian: ① Meningkatkan kelajuan roda pengisaran, saiz zarah PDC dan kepekatan penyejuk, kadar pengisaran dan nisbah haus dikurangkan; ② Meningkatkan saiz zarah pengisaran, meningkatkan tekanan malar, meningkatkan kepekatan berlian dalam roda pengisaran, kadar pengisaran dan kenaikan nisbah haus; ③ Jenis pengikat adalah berbeza, kadar pengisaran dan nisbah haus berbeza. Kenter Proses pengisaran bilah alat PCD dikaji secara sistematik, tetapi pengaruh proses pengisaran bilah tidak dianalisis secara sistematik.
3. Penggunaan dan kegagalan alat pemotongan PCD
(1) Pemilihan Parameter Pemotongan Alat
Semasa tempoh awal alat PCD, mulut tepi tajam secara beransur -ansur dilalui, dan kualiti permukaan pemesinan menjadi lebih baik. Passivation secara berkesan dapat menghilangkan jurang mikro dan burrs kecil yang dibawa oleh pengisaran bilah, meningkatkan kualiti permukaan canggih, dan pada masa yang sama, membentuk radius tepi bulat untuk memerah dan membaiki permukaan yang diproses, dengan itu meningkatkan kualiti permukaan bahan kerja.
Alat aloi aluminium alat pengilat PCD, kelajuan pemotongan biasanya dalam 4000m / min, pemprosesan lubang secara amnya dalam 800m / min, pemprosesan logam tidak berpakaian elastik tinggi yang tinggi harus mengambil kelajuan bertukar yang lebih tinggi (300-1000m / min). Jumlah suapan biasanya disyorkan antara 0.08-0.15mm/r. Jumlah makanan yang terlalu besar, peningkatan daya pemotongan, peningkatan kawasan geometri sisa permukaan bahan kerja; Jumlah makanan yang terlalu kecil, peningkatan haba pemotongan, dan peningkatan haus. Kedalaman pemotongan meningkat, daya pemotongan meningkat, haba pemotongan meningkat, kehidupan berkurangan, kedalaman pemotongan yang berlebihan dapat dengan mudah menyebabkan keruntuhan bilah; Kedalaman pemotongan kecil akan membawa kepada pengerasan pemesinan, memakai dan bahkan keruntuhan pisau.
(2) Pakai borang
Kerja pemprosesan alat, kerana geseran, suhu tinggi dan sebab -sebab lain, haus tidak dapat dielakkan. Pakai alat berlian terdiri daripada tiga peringkat: fasa haus cepat awal (juga dikenali sebagai fasa peralihan), fasa memakai yang stabil dengan kadar haus yang tetap, dan fasa memakai pesat berikutnya. Fasa haus pesat menunjukkan bahawa alat itu tidak berfungsi dan memerlukan regrinding. Bentuk pemotongan alat pemotongan termasuk haus pelekat (memakai kimpalan sejuk), haus penyebaran, memakai kasar, memakai pengoksidaan, dan lain -lain.
Berbeza dengan alat tradisional, bentuk haus alat PCD adalah memakai pelekat, memakai penyebaran dan kerosakan lapisan polikristalin. Antaranya, kerosakan lapisan polikristal adalah sebab utama, yang ditunjukkan sebagai keruntuhan pisau halus yang disebabkan oleh kesan luaran atau kehilangan pelekat dalam PDC, membentuk jurang, yang tergolong dalam kerosakan mekanikal fizikal, yang boleh menyebabkan pengurangan ketepatan pemprosesan dan scrap kerja -kerja. Saiz zarah PCD, bentuk bilah, sudut bilah, bahan bahan kerja dan parameter pemprosesan akan menjejaskan kekuatan bilah bilah dan daya pemotongan, dan kemudian menyebabkan kerosakan lapisan polikristal. Dalam amalan kejuruteraan, saiz zarah bahan mentah yang sesuai, parameter alat dan parameter pemprosesan hendaklah dipilih mengikut keadaan pemprosesan.
4. Trend Pembangunan Alat Pemotongan PCD
Pada masa ini, pelbagai aplikasi alat PCD telah diperluas dari perubahan tradisional untuk penggerudian, penggilingan, pemotongan berkelajuan tinggi, dan telah digunakan secara meluas di rumah dan di luar negara. Perkembangan pesat kenderaan elektrik bukan sahaja memberi impak kepada industri kereta tradisional, tetapi juga membawa cabaran yang belum pernah terjadi sebelumnya kepada industri alat, mendesak industri alat untuk mempercepatkan pengoptimuman dan inovasi.
Aplikasi luas alat pemotongan PCD telah memperdalam dan mempromosikan penyelidikan dan pembangunan alat pemotongan. Dengan mendalam penyelidikan, spesifikasi PDC semakin kecil dan lebih kecil, pengoptimuman kualiti penghalusan bijirin, keseragaman prestasi, kadar pengisaran dan nisbah haus lebih tinggi dan lebih tinggi, bentuk dan kepelbagaian struktur. Arahan penyelidikan alat PCD termasuk: ① Penyelidikan dan membangunkan lapisan PCD tipis; ② Penyelidikan dan membangunkan bahan alat PCD baru; ③ Penyelidikan untuk mengimpal alat PCD yang lebih baik dan mengurangkan kos selanjutnya; ④ Penyelidikan meningkatkan proses pengisaran bilah PCD untuk meningkatkan kecekapan; ⑤ Penyelidikan mengoptimumkan parameter alat PCD dan menggunakan alat mengikut keadaan tempatan; ⑥ Penyelidikan secara rasional memilih parameter pemotongan mengikut bahan yang diproses.
Ringkasan ringkas
(1) Prestasi pemotongan alat PCD, membuat kekurangan banyak alat karbida; Pada masa yang sama, harganya jauh lebih rendah daripada alat berlian kristal tunggal, dalam pemotongan moden, adalah alat yang menjanjikan;
(2) Mengikut jenis dan prestasi bahan yang diproses, pemilihan saiz zarah dan parameter alat PCD yang munasabah, yang merupakan premis pembuatan dan penggunaan alat,
(3) Bahan PCD mempunyai kekerasan yang tinggi, yang merupakan bahan yang ideal untuk memotong Knife County, tetapi ia juga membawa kesukaran untuk pemotongan alat. Apabila pembuatan, untuk secara komprehensif mempertimbangkan kesukaran proses dan pemprosesan, untuk mencapai prestasi kos terbaik;
(4) bahan pemprosesan PCD di Knife County, kita harus memilih parameter pemotongan, berdasarkan memenuhi prestasi produk, sejauh mungkin untuk memperluaskan hayat perkhidmatan alat untuk mencapai keseimbangan kehidupan alat, kecekapan pengeluaran dan kualiti produk;
(5) Penyelidikan dan membangunkan bahan alat PCD baru untuk mengatasi kelemahannya yang wujud
Artikel ini diperoleh dari "Rangkaian Bahan Superhard"
Masa Post: Mar-25-2025
