PCD alat izrađen je od polikristalnog dijamantnog noža i karbidne matrice kroz visoku temperaturu i sintranje visokog pritiska. Ne može se samo davati prednostima velike tvrdoće, visoke toplotne provodljivosti, niskog koeficijenta trenja, malog aficijenta, malih afiniteta s metalnim i nemetalnim, visokim elastičnim modulom, već uzimajte u obzir visoku čvrstoću tvrdog legura.
Termička stabilnost, utjecaj žilavost i otpornost na habanje glavni su pokazatelji performansi PCD-a. Budući da se uglavnom koristi u visokoj temperaturi i okruženju visokog stresa, toplotna stabilnost je najvažnija stvar. Studija pokazuje da se termička stabilnost PCD-a ima veliki utjecaj na njegu otpornost na habanje i utjecaj na žilavost. Podaci pokazuju da je kada je temperatura veća od 750 ℃, otpornost na habanje i utjecaj na žilavost PCD-a obično se smanjuje za 5% -10%.
Kristalno stanje PCD-a određuje njena svojstva. U mikrostrukturi, atomi ugljika formiraju kovalentne obveznice sa četiri susjedne atome, dobivaju tetraedralnu strukturu, a zatim formiraju atomski kristal, koji ima snažnu orijentaciju i vezu. Glavni indeksi PCD-a su sljedeći: ① Tvrdoća može dostići 8000 HV, 8-12 puta karbida; ② Termička provodljivost je 700W / MK, 1,5-9 puta, čak i viša od PCBN-a i bakra; ③ koeficijent trenja uglavnom je samo 0,1-0,3, mnogo manje od 0,4-1 karbida, značajno smanjujući silu rezanja; ④ koeficijent toplotnog proširenja iznosi samo 0,9x10-6-1,18x10-6,1 / 5 karbida, koji može smanjiti toplotnu deformaciju i poboljšati preciznost obrade; ⑤ i nemetalni materijali su manje afiniteta za formiranje nodula.
Kubični bor Nitrid ima jaku oksidacijsku otpornost i može obraditi materijale koji sadrže željezo, ali tvrdoća je niža od pojedinačnog kristalnog dijamanta, brzina obrade je spora i efikasnost je niska. Jedan kristalni dijamant ima veliku tvrdoću, ali žilavost je nedovoljna. Anisotropy olakšava disocijaciju duž (111) površine pod utjecajem vanjske sile, a efikasnost obrade je ograničena. PCD je polimer sintetiziran od dijamantskih čestica veličine mikrona na određenim sredstvima. Kaotična priroda neuređene akumulacije čestica dovodi do njene makroskopske izotropne prirode, a u čvrstoj čvrstoći ne postoji usmjerenost i cijepanja. U usporedbi s jednim kristalnim dijamantima, granica žita PCD učinkovito smanjuje anisotropy i optimizira mehanička svojstva.
1. Principi dizajna PCD reznih alata
(1) razumni izbor PCD veličine čestica
Teoretski, PCD bi trebao pokušati pročistiti žitarice, a raspodjela aditiva između proizvoda trebao bi biti što je moguće ujednačeno za prevazilaženje anizotropije. Izbor veličine PCD čestica također je povezan sa uvjetima obrade. Općenito govoreći, PCD s visokom čvrstoćom, dobrom žilavošću, dobrom otporudu utjecaja i fino zrno mogu se koristiti za završnu obradu ili super završnu obradu, a PCD grube zrna može se koristiti za opće grubo obradu. Veličina PCD čestica može značajno utjecati na performanse habanja alata. Relevantna literatura ističe da je kada je sirovo mesto veliko, otpornost na habanje postepeno se povećava s smanjenjem veličine zrna, ali kada je veličina zrna vrlo mala, ovo pravilo nije primjenjivo.
Povezani eksperimenti odabrali su četiri dijamantska praha sa prosječnim veličinama čestica 10um, 5UM, 2UM i 1UM, a zaključeno je da: ① s padom veličine čestica sirovine, surnamjerniji; Sa smanjenjem ②, otpornost na habanje i otpornost na toplinu PCD postepeno se smanjila.
(2) Razuman izbor sečiva i debljine oštrice
Oblik usta lopatica uglavnom uključuje četiri konstrukcije: obrnuta ivica, tup krug, obrnuti rub tup krug kompozitni i oštar ugao. Oštra kutna struktura čini oštrim, brzina rezanja brza može značajno smanjiti silu rezanja i zatrpati, poboljšati kvalitetu površine proizvoda, pogodnije za nisku čvrstoću od aluminijske legure i druge niske čvrstoće. Okrugla struktura zatupce može pasivati usta noža, formirajući R ugao, učinkovito sprečavaju lomljenje oštrice, pogodno za obradu srednje / visoke silikonske aluminijske legure. U nekim posebnim slučajevima, poput plitke rezne dubine i malih noža, preferira se tup okrugla struktura. Obrnuta struktura ruba može povećati ivice i uglove, stabilizirati sečivo, ali istovremeno će povećati pritisak i otpornost na rezanje, pogodnije za veliko rezanje opterećenja visokog silikonske aluminijske legure.
Da bi se olakšalo EDM, obično odaberite tanki sloj PDC lima (0,3-1,0mm), plus karbidni sloj, ukupna debljina alata je oko 28 mm. Karbidni sloj ne bi trebao biti previše gust da bi se izbjegla stratifikacija uzrokovana razlikom na stresu između površina za lijepljenje
2, proces proizvodnje PCD alata
Proces proizvodnje PCD alata direktno određuje performanse rezanja i vijek trajanja alata, što je ključ njegove primjene i razvoja. Proces proizvodnje PCD alata prikazan je na slici 5.
(1) Izrada PCD kompozitnih tableta (PDC)
① Proces proizvodnje PDC-a
PDC se uglavnom sastoji od prirodnog ili sintetičkog dijamantskog praha i vežećeg agenta pri visokoj temperaturi (1000-2000 ℃) i visokog pritiska (5-10 bankomata). Vezni agent formira obvezujući most sa Tic-om, SIC-om, FE, CO, NI itd. Kao glavne komponente, a dijamantski kristal ugrađen je u kostur obvezujućeg mosta u obliku kovalentne veze. PDC se uglavnom vrši u diskove sa fiksnim promjerom i debljinama, i brusnim i poliranim i drugim odgovarajućim fizičkim i hemijskim tretmanima. U suštini, idealni oblik PDC-a trebao bi zadržati odlične fizičke karakteristike pojedinačnog kristala što je više moguće, pa bi aditivi u sinterinskom tijelu trebali biti što manje moguće, istovremeno, kombinacija čestica dd obveznica, što je više moguće,
② Klasifikacija i izbor veziva
Binder je najvažniji faktor koji utječe na toplinsku stabilnost PCD alata, što direktno utječe na njenu tvrdoću, otpornost na habanje i termičku stabilnost. Uobičajene metode vezivanja PCD su: željezo, kobalt, nikl i drugi prijelazni metali. CO i W Mješani prah korišten je kao sredstvo za vezanje, a sveobuhvatni učinak sinterskih PCD-a bili su najbolji kada je tlak sinteze bio 5,5 GPA, temperatura sinterovanja bila je 1450 ℃, a izolacija za 4 min. SIC, TIC, WC, TIB2 i ostali keramički materijali. SIC Termička stabilnost SIC-a je bolja od onog od CO, ali tvrdoća i lom teaknost su relativno niski. Odgovarajuće smanjenje veličine sirovine može poboljšati tvrdoću i žilavost PCD-a. Nema ljepila, s grafitom ili drugim izvorima ugljika u ultra visokim temperaturama i visokim pritiskom izgoreli u nanozaklnoj polimer dijamant (NPD). Koristeći grafit kao prekursor za pripremu NPD-a su najzahtjevniji uvjeti, ali sintetički NPD ima najveću tvrdoću i najbolju mehaničku svojstva.
Izbor i kontrola ③ zrna
Dijamantni prah sirovine ključni je faktor koji utječe na performanse PCD-a. Pretraiating Diamond Micropowder, dodavanje male količine tvari koje ometaju nenormalne dijamantske čestice i razumni izbor sinterskih aditiva može inhibirati rast nenormalnih dijamantskih čestica.
Visok čisti NPD s jednoličnom strukturom može učinkovito eliminirati anisotropy i dalje poboljšati mehanička svojstva. Nanographite Prekursor Metoda za brušenje sa visokom energijom korišten je za regulaciju sadržaja kisika na visokoj temperaturi pretvaranjem, transformacijom grafita u dijamant ispod 18 GPA i 2100-2300 ℃, a generiranje lamele i zrnatih NPD-a, a tvrdoća se povećala sa smanjenjem debljine lamele.
④ Kasni hemijski tretman
Na istoj temperaturi (200 ° ℃) i vreme (20h), efekt uklanjanja kobalta Lewis AciD-FECL3 bio je značajno bolji od vode, a optimalni omjer HCL-a bio je 10-15g / 100ml. Termička stabilnost PCD-a poboljšava se kao dubina uklanjanja kobalta povećava se. Za grubozrnate rast PCD, jaka lečenje kisele kiseline može u potpunosti ukloniti CO, ali ima veliki uticaj na polimerne performanse; Dodavanje TIC-a i WC-a da promijene sintetičku polikristalnu strukturu i kombinirajući snažnu kiselinu za poboljšanje stabilnosti PCD-a. Trenutno se poboljšava proces pripreme PCD materijala, žilavost proizvoda je dobra, anizotropija je uvelike poboljšana, ostvarila je komercijalnu proizvodnju, povezane industrije brzo se razvijaju.
(2) Obrada PCD sečiva
① Proces rezanja
PCD ima visoku tvrdoću, dobru otpornost na habanje i visok težak proces rezanja.
② Postupak za zavarivanje
PDC i tijelo noža mehaničkim stezaljkama, vezivanjem i lemljenjem. Lemljenje je pritisnuti PDC na matrini karbid, uključujući vakuumsko lemljenje, vakuumsko difuzijsko zavarivanje, visokofrekventno indukcijsko lemljenje grijanja, laserski zavarivanje, itd. Visokofrekventno indukcijsko grijanje ima niske troškove i široko se zauzvrat, i široko se zauzvrat, i široko se koristi. Kvaliteta zavarivanja povezana je sa tokom, legurom zavarivanja i temperaturu zavarivanja. Temperatura zavarivanja (općenito niže od 700 °) ima najveći utjecaj, temperatura je previsoka, jednostavna za koji se mogu prouzrokovati PCD grafitizacija, ili čak "prekomjerno gori", što izravno utječe na efekt zavarivanja, a preniska temperatura dovesti do nedovoljne čvrstoće zavarivanja. Temperatura zavarivanja može se kontrolirati vremenom izolacije i dubini PCD crvenila.
Proces brušenja noževa
Postupak brušenja PCD alata je ključ procesa proizvodnje. Općenito, vrhunska vrijednost sečiva i oštrica nalazi se unutar 5UM, a radijus lučnog luka je unutar 4UM; Prednja i leđa površina osiguravaju određenu površinu, pa čak i smanjiti prednju površinu rezanja RA na 0,01 μ m da udovoljimo zrcalnim zahtjevima, čine čipove teče na površinu prednje nož i sprečavaju zalijepljenje noža.
Proces brušenja sečiva uključuje dijamantno brušenje kotača za mljevenje noževa, električno brušenje svjećice (EDG), metalni vezivni super tvrdi abrazivni brusni točak Online elektrolitička završna obrada za brušenje. Među njima je dijamantno brušenje kotača za mljevenje najviše zrelo je najzreljenije, najčešće korišteno.
Srodni eksperimenti: ① Grubi brusni kotač čestica dovest će do ozbiljnog kolapsa sečiva, a veličina čestica brušenja se smanjuje, a kvaliteta oštrice postaje bolja; Veličina čestica ② kotača za mljevenje usko je povezana sa kvalitetom sečiva od fine čestice ili ultrafine čestica PCD alata, ali ima ograničen efekat na grubi PCD alate.
Srodna istraživanja u zemlji i inostranstvu uglavnom se fokusira na mehanizam i proces brušenja oštrica. U mehanizmu brušenja noževa, termohemijsko uklanjanje i mehaničko uklanjanje su dominantne, a krhko uklanjanje uklanjanja i umora su relativno mali. Prilikom brušenja, prema čvrstoj i toplotnoj otpornosti na dijamantski brusni kotači za obvezujući dijamant, poboljšavaju frekvenciju brušenja i uklanjanja brusećeg kotača, izbjegavajte uklanjanje bake i ublažavanje termohemijskog uklanjanja i smanjite hrapavost površine. Površina hrapavosti suhog brušenja je niska, ali lako je zbog visoke temperature obrade, površine alata za sagorijevanje,
Proces brušenja noževa mora obratiti pažnju na: ① Odaberite razumne parametre brušenja oštrica, može učiniti ivica kvalitetu usta izvrljniju, prednju i stražnju površinu noža. Međutim, također razmatraju visoku silu brušenja, veliki gubitak, malu efikasnost brušenja, visoku cijenu; ② Odaberite razumni kvalitet kotača, uključujući vrstu vezivanja, veličinu čestica, koncentraciju, vezivo, brušenje kotača, uz razumne suve i vlažne uvjeti za brušenje, može optimizirati vrijednost pasiviranja noža i druge parametre, dok poboljšavaju kvalitetu površine alata.
Različiti obvezujući dijamantski brusni točak imaju različite karakteristike i različite mehanizam i efekt brušenja. Dijamantni pijenski kotač za seme su meke, brušenje čestica su lako padati prerano, a ne da imaju toplinsku otpornost, površina se lako deformira u toplinu, površina noževa, veliku hrapavost; Metal Binder Diamond Whears Whears je brušenjem brušenja, dobrom mogućnošću, na površini brušenja lopatice, veće efikasnosti, vežu efikasnost, međutim, jasno oštrenje, a rezna ivica je lako ostaviti udarnu jaz, uzrokujući ozbiljnu marginalnu štetu; Keramički vezivni dijamantni kotač ima umjerenu snagu, dobre performanse samoubricivanja, više unutarnjih pore, manjim temperaturama za grijanje, a preciznost najveće učinkovitosti, međutim, telo dijamantskog mljevenja i vezanja vodi se do formiranja jama na površini alata. Upotreba prema materijalima za obradu, sveobuhvatnu efikasnost brušenja, abrazivne izdržljivosti i kvalitet površine radnog dijela.
Istraživanje efikasnosti brušenja uglavnom se fokusira na poboljšanje produktivnosti i kontrole troškova. Općenito, brušenje Q (PCD uklanjanje po jedinici Vrijeme) i omjer habanja G (omjer uklanjanja PCD-a u brušenje kotača) koriste se kao kriterijumi za evaluaciju.
Njemački naučnik Kenter mljeveni PCD alat sa konstantnim pritiskom, test: ① Povećava brzinu brusne kotače, veličinu PDC čestica i koncentraciju rashladne tečnosti, omjer brušenja i omjer nošenja su smanjeni; Povećava veličinu brušenja čestica, povećava konstantan pritisak, povećava koncentraciju dijamanta u brusnoj kolu, brusilicu i omjer nošenja; ③ Vrsta veziva je drugačija, omjer brušenja i trošenje je različit. KENTER Proces brušenja oštrice PCD alata proučen je sustavno, ali utjecaj procesa brušenja noževa nije analiziran sustavno.
3. Upotreba i neuspjeh PCD alata za rezanje
(1) Izbor parametara rezanja alata
Tijekom početnog razdoblja PCD alata, oštri rubni ustima postepeno se postepeni, a kvaliteta obrade površine postala je bolja. Pasivacija može učinkovito ukloniti mikro jaz i male burre koje donosi brušenje oštrice, poboljšavaju kvalitetu površine rezne ivice, a istovremeno formiraju kružni rub radijus kako bi se učvrstio i popraviti prerađenu površinu, čime poboljšavajući kvalitetu površine.
PCD alat Površina glodanja aluminijske legure, brzina rezanja je obično u 4000m / min, obrada rupa je uglavnom u 800m / min, prerada visokog ogromnog metala od elastičnog plastike (300-1000m / min). Jačina hrane se uglavnom preporučuje između 0,08-0,15 mm / r. Previše velika količina hrane, povećana sila rezanja, povećano preostalo geometrijsko područje površine radnog komada; Previše jačine količine hrane, povećana je rezanja topline i povećana habanja. Dubina rezanja povećava se, rezna sila se povećava, povećava se rezanje topline, život se smanjuje, prekomjerna dubina rezanja može lako prouzrokovati sečivanje; Mala dubina rezanja dovest će do obrade čvrstog, habanja, pa čak i kolapsa sečiva.
(2) obrazac za nošenje
Radni komad za obradu alata, zbog trenja, visoke temperature i drugih razloga, habanje je neizbježno. Nošenje dijamantnog alata sastoji se od tri faze: početna faza brzih habanja (poznata i kao tranzicijska faza), stabilna faza habanja sa stalnom troškom habanja i naknadne faze brzog trošenja. Faza brzih nošenja ukazuje na to da alat ne radi i zahtijeva pogrtu. Oblici habanja alata za rezanje uključuju ljepljivu habanje (hladno zavarivanje), difuzijska habanja, abrazivno trošenje, oksidacijsko trošenje itd.
Različite od tradicionalnih alata, obrazac habanja PCD alata je ljepljivo trošenje, difuzijska habanja i polikrazystalline oštećenja sloja. Među njima je oštećenje polikristalnog sloja glavni razlog koji se manifestuje kao suptilni kolaps noža uzrokovan vanjskim utjecajem ili gubitkom ljepila u PDC-u, koji čine jaz, koji pripada fizičkoj mehaničkoj šteti, što može dovesti do smanjenja preciznosti predobrane i otpadnike radnih komada. PCD Veličina čestica, oblik sečiva, ugao noža, materijal za obradu i parametre obrade uticati će na snagu sečiva i silu rezanja, a zatim prouzrokujte oštećenje polikristalnog sloja. U inženjerskoj praksi, odgovarajuću veličinu čestica sirovine, parametri alata i parametri obrade trebaju biti odabrani u skladu sa uvjetima obrade.
4. Razvoj trend alata za rezanje PCD-a
Trenutno je asortiman PCD alata proširen iz tradicionalnog okretanja do bušenja, glodanja, rezanja velike brzine i široko se koristi u zemlji i inostranstvu. Brz razvoj električnih vozila nije samo utjecao na tradicionalnu automobilsku industriju, već je donio neviđene izazove u industriji alata, a pozivajući industriju alata da ubrza optimizaciju i inovacije.
Široka primjena PCD alata za rezanje produbila se i promovirala istraživanje i razvoj alata za rezanje. Sa produbljivanjem istraživanja, PDC specifikacije postaju manje i manje, optimizacija kvalitete gnojanja, uniformnost performansi, omjer brušenja i trošenje nošenja je veći i veći, oblik oblika i konstrukcije. Istraživački pravci PCD alata uključuju: ① Istraživanje i razvoj tankih PCD sloja; ② Istraživanje i razvoj novih PCD materijala za alate; ③ Istraživanje za bolje zavarivanje PCD alata i dodatno smanjenje troškova; ④ Istraživanje poboljšava proces brušenja PCD alata za poboljšanje efikasnosti; ⑤ Istraživanja optimizira parametre PCD alata i koristi alate prema lokalnim uvjetima; ⑥ Istraživanje Racionalno odabire parametre rezanja prema procesnim materijalima.
Kratki sažetak
(1) performanse rezanja PCD alata, nadoknađuju nedostatak mnogih alati za karbid; Istovremeno, cijena je daleko niža od pojedinačnog kristalnog dijamantskog alata, u modernom rezanju, je obećavajući alat;
(2) Prema vrsti i performansama prerađenih materijala, razumnog odabira veličine čestica i parametara PCD alata, što je premisa proizvodnje i upotrebe alata,
(3) PCD materijal ima visoku tvrdoću, a to je idealan materijal za rezanje Županije Nož, ali donosi i poteškoće za rezanje proizvodnje alata. Prilikom proizvodnje, da sveobuhvatno razmotrimo potrebe za procesom i prerade, kako bi se postigli najbolji troškovi;
(4) materijali za obradu PCD-a u okrugu Nože, trebali bismo odabrati parametre rezanja, na temelju ispunjavanja performansi proizvoda, što je više moguće za proširenje vijek trajanja alata kako bi se postigao bilans alata, efikasnost proizvodnje i kvalitete proizvoda;
(5) Istraživanje i razvoj novih PCD materijala alata za prevladavanje njegovih urođenih nedostataka
Ovaj se članak izvodi iz "Superhard Mreža materijala"
Pošta: Mar-25-2025
