A PCD eszköz polikristályos gyémántkés hegyéből és karbid mátrixból készül, magas hőmérsékleten és nagynyomású szinterezésen keresztül. Nemcsak teljes játékot adhat a nagy keménység, a nagy hővezetőképesség, az alacsony súrlódási együttható, az alacsony hőtágulási együttható, a fém és a nem fémes, nagy rugalmassági modulus, a hasító felület, az izotropikus, hanem az izotropikus, hanem figyelembe vevő kis affinitás előnyeinek is.
A PCD hőstabilitása, ütési szilárdsága és kopásállóság a fő teljesítménymutatók. Mivel leginkább magas hőmérsékleten és magas stressz környezetben használják, a hőstabilitás a legfontosabb dolog. A tanulmány azt mutatja, hogy a PCD termikus stabilitása nagy hatással van a kopásállóságára és az ütközési szilárdságra. Az adatok azt mutatják, hogy ha a hőmérséklet meghaladja a 750 ℃ -t, akkor a PCD kopási ellenállása és ütési szilárdsága általában 5% -10% -kal csökken.
A PCD kristályállapota meghatározza annak tulajdonságait. A mikroszerkezetben a szénatomok kovalens kötéseket képeznek négy szomszédos atommal, megkapják a tetraéderes szerkezetet, majd az atomkristályt képezik, amelynek erős orientációs és kötési erővel rendelkezik, és nagy keménységgel rendelkezik. A PCD fő teljesítményindexei a következők: ① A keménység elérheti a 8000 HV-t, a karbid 8-12 alkalommal; ② A hővezető képesség 700W / mk, 1,5-9-szer, még magasabb, mint a PCBN és a réz; ③ A súrlódási együttható általában csak 0,1-0,3, sokkal kevesebb, mint 0,4-1 karbid, ami jelentősen csökkenti a vágóerőt; ④ A termikus tágulási együttható csak 0,9x10-6-1,18x10-6,1 / 5 karbid, ami csökkentheti a termikus deformációt és javíthatja a feldolgozási pontosságot; ⑤ és a nem fémes anyagok kevésbé a rokonság a csomók kialakításához.
A köbös bór-nitrid erős oxidációs ellenállással rendelkezik, és feldolgozhatja a vastartalmú anyagokat, de a keménység alacsonyabb, mint az egykristályos gyémánt, a feldolgozási sebesség lassú és a hatékonyság alacsony. Az egyetlen kristály gyémánt nagy keménységgel rendelkezik, de a szilárdság nem elegendő. Az anizotrópia megkönnyíti a (111) felület mentén történő disszociációt a külső erő hatására, és a feldolgozási hatékonyság korlátozott. A PCD egy olyan polimer, amelyet bizonyos módon mikronméretű gyémántrészecskék szintetizáltak. A részecskék rendezetlen felhalmozódásának kaotikus jellege a makroszkopikus izotróp természethez vezet, és a szakítószilárdságban nincs irány és hasítási felület. Az egykristályos gyémánthoz képest a PCD gabona határa hatékonyan csökkenti az anizotrópiát és optimalizálja a mechanikai tulajdonságokat.
1. A PCD vágószerszámok tervezési alapelvei
(1) A PCD részecskeméretének ésszerű kiválasztása
Elméletileg a PCD -nek meg kell próbálnia finomítani a szemcséket, és az adalékanyagok eloszlásának a termékek között a lehető legegyszerűbbnek kell lennie az anizotropia leküzdése érdekében. A PCD részecskeméretének megválasztása szintén a feldolgozási feltételekhez kapcsolódik. Általánosságban elmondható, hogy a nagy szilárdságú, jó keménységgel, jó ütésállósággal és finom szemcsékkel ellátott PCD felhasználható a befejezéshez vagy a szuper befejezéshez, és a durva szemcsék PCD -je felhasználható az általános durva megmunkáláshoz. A PCD részecskemérete jelentősen befolyásolhatja a szerszám kopási teljesítményét. A releváns irodalom rámutat arra, hogy ha a nyersanyag -gabona nagy, akkor a kopásállóság fokozatosan növekszik a szemcseméret csökkenésével, de ha a szemcseméret nagyon kicsi, ez a szabály nem alkalmazható.
A kapcsolódó kísérletek négy gyémántport választottak ki, átlagos részecskemérettel 10um, 5um, 2um és 1um, és arra a következtetésre jutottak, hogy: ① A nyersanyag részecskeméretének csökkenésével a CO egyenletesebben diffundál; A ② csökkenésével fokozatosan csökkent a PCD kopási ellenállása és hőállósága.
(2) A penge száj formájának és a penge vastagságának ésszerű választása
A penge száj formája elsősorban négy szerkezetet tartalmaz: fordított él, tompa kör, fordított él tompa kör kompozit és éles szög. Az éles szögszerkezet élessé teszi a szélét, a vágási sebesség gyors, jelentősen csökkentheti a vágóerőt, és a burr-t javíthatja, javítja a termék felületi minőségét, jobban megfelel az alacsony szilícium-alumíniumötvözethez és más alacsony keménységhez, egyenletes színes fém befejezéshez. A tompa kerek szerkezet passziválhatja a penge száját, és az R szöget képezi, amely hatékonyan megakadályozza a penge törését, amely alkalmas a közepes / magas szilícium -alumíniumötvözet feldolgozására. Bizonyos különleges esetekben, például a sekély vágási mélység és a kis kés -táplálkozás, a tompa kerek szerkezet előnyös. A fordított élszerkezet növelheti a széleket és a sarkokat, stabilizálhatja a pengét, de ugyanakkor növeli a nyomást és a vágási ellenállást, ami alkalmas a nagy terhelésű vágáshoz, a nagy szilícium -alumínium ötvözethez.
Az EDM megkönnyítése érdekében általában válasszon egy vékony PDC lemezréteget (0,3-1,0 mm), valamint a karbidréteget, a szerszám teljes vastagsága körülbelül 28 mm. A karbidrétegnek nem szabad túl vastagnak lennie ahhoz, hogy elkerülje a rétegződést, amelyet a kötőfelületek közötti feszültségkülönbség okoz
2, PCD szerszámgyártási folyamat
A PCD eszköz gyártási folyamata közvetlenül meghatározza az eszköz vágási teljesítményét és szolgáltatási élettartamát, amely az alkalmazás és a fejlesztés kulcsa. A PCD eszköz gyártási folyamatát az 5. ábra mutatja.
(1) PCD kompozit tabletták (PDC) gyártása
① A PDC gyártási folyamata
A PDC általában természetes vagy szintetikus gyémántporból és kötőanyagból áll, magas hőmérsékleten (1000-2000 ℃) és nagynyomású (5-10 atm). A kötőanyag a kötőhídot képezi a TIC, SIC, Fe, Co, Ni stb. Komináns alkotóelemeként, és a gyémánt kristály beágyazódik a kötőhíd csontvázába kovalens kötés formájában. A PDC -t általában rögzített átmérőjű és vastagságú lemezekké alakítják, csiszolás és csiszolt, valamint egyéb megfelelő fizikai és kémiai kezelések. Lényegében a PDC ideális formájának a lehető legnagyobb mértékben meg kell őriznie az egykristály -gyémánt kiváló fizikai tulajdonságait, ezért a nem -szintű test adalékanyagoknak a lehető legkevésbé kell lenniük, ugyanakkor a részecske -kötés kombinációja a lehető legnagyobb mértékben,
② A kötőanyagok osztályozása és kiválasztása
A kötőanyag a legfontosabb tényező, amely befolyásolja a PCD -szerszám hőstabilitását, amely közvetlenül befolyásolja annak keménységét, kopásállóságát és a termikus stabilitást. Általános PCD -kötési módszerek: vas, kobalt, nikkel és más átmeneti fémek. Co és W vegyes port használtunk kötőanyagként, és a szinter PCD átfogó teljesítménye a legjobb, ha a szintézis nyomás 5,5 GPa volt, a szinterezési hőmérséklet 1450 ℃ volt, és a 4 perc szigetelése. SIC, TIC, WC, TIB2 és más kerámia anyagok. SIC A SIC termikus stabilitása jobb, mint a CO, de a keménység és a törés keménysége viszonylag alacsony. A nyersanyag méretének megfelelő csökkentése javíthatja a PCD keménységét és szilárdságát. Nincs ragasztó, grafit vagy más szénforrásokkal az ultra-magas hőmérsékleten, és a magas nyomás nanoméretű polimer gyémántba (NPD) égett. A grafit használata az NPD előkészítéséhez a legigényesebb körülmények, de a szintetikus NPD -nek a legnagyobb keménysége és a legjobb mechanikai tulajdonságok.
③ szemcsék kiválasztása és ellenőrzése
A nyersanyag gyémántpor kulcsfontosságú tényező, amely befolyásolja a PCD teljesítményét. A gyémánt mikropowder előkezelése, kis mennyiségű anyag hozzáadása, amelyek akadályozzák a rendellenes gyémánt részecskék növekedését és a szinterációs adalékanyagok ésszerű kiválasztását gátolhatják a rendellenes gyémántrészecskék növekedését.
A magas, tiszta NPD egységes szerkezetű, hatékonyan kiküszöböli az anizotropiát, és tovább javíthatja a mechanikai tulajdonságokat. A nagy energiájú golyócsiszolással előállított nanográfiai prekurzorport használtuk az oxigéntartalom magas hőmérsékleten történő előzetes jelölésének szabályozására, a grafitot 18 GPa és 2100-2300 ℃ gyémántmá alakítva, és lamella és szemcsés NPD-t generálva, és a keménység növekedett a lamella vastagságának csökkenésével.
④ Késő kémiai kezelés
Ugyanazon hőmérsékleten (200 ° ℃) és az idő (20h) a Lewis sav-FECL3 kobalt-eltávolító hatása szignifikánsan jobb volt, mint a víz, és a HCL optimális aránya 10-15 g / 100 ml volt. A PCD hőstabilitása javul, amikor a kobalt eltávolítási mélysége növekszik. A durva szemcsés növekedési PCD esetében az erős savkezelés teljesen eltávolíthatja a CO-t, de nagy hatással van a polimer teljesítményére; A TIC és a WC hozzáadása a szintetikus polikristályos szerkezet megváltoztatásához, és az erős savkezeléssel kombinálva a PCD stabilitásának javítása érdekében. Jelenleg a PCD anyagok előkészítési folyamata javul, a termék szilárdsága jó, az anizotrópia jelentősen javult, felismerte a kereskedelmi termelést, a kapcsolódó iparágak gyorsan fejlődnek.
(2) A PCD penge feldolgozása
① vágási folyamat
A PCD nagy keménységgel, jó kopásállósággal és nagy nehéz vágási folyamattal rendelkezik.
② Hegesztési eljárás
PDC és a késtest mechanikus bilincs, kötés és forrasztás útján. A forrasztás az, hogy a PDC -t a karbid mátrixon nyomja meg, beleértve a vákuumforrást, a vákuum diffúziós hegesztést, a magas frekvenciájú indukciós fűtés, a lézeres hegesztést stb. A hegesztési minőség a fluxushoz, a hegesztési ötvözethez és a hegesztési hőmérséklethez kapcsolódik. A hegesztési hőmérséklet (általában alacsonyabb, mint 700 ° ℃) a legnagyobb hatással van, a hőmérséklet túl magas, könnyen okozható PCD-grafitációt, vagy akár „túlégetést”, amely közvetlenül befolyásolja a hegesztési hatást, és a túl alacsony hőmérséklet nem megfelelő hegesztési szilárdságot eredményez. A hegesztési hőmérsékletet a szigetelési idő és a PCD bőrpír mélysége szabályozhatja.
③ Penge őrlési folyamat
A PCD szerszámcsiszolási folyamat a gyártási folyamat kulcsa. Általában a penge és a penge csúcsértéke 5umon belül van, és az ív sugara 4umon belül van; Az elülső és a hátsó vágófelület biztosítja a felület bizonyos felületét, és akár az első vágófelület RA -t 0,01 μm -re csökkenti, hogy megfeleljen a tükör igényeinek, hogy a chipek az elülső kés felülete mentén áramoljanak, és megakadályozzák a kést.
A penge őrlési folyamat magában foglalja a gyémánt őrlési kerék mechanikus penge őrlését, az elektromos szikra penge őrlést (EDG), a fém kötőanyag szuper kemény csiszolókerék online elektrolitikus befejező penge őrlő (ELID), kompozit pengék csiszolás. Közülük a gyémánt őrlő kerék mechanikus penge őrlése a legérettebb, a legszélesebb körben használt.
Kapcsolódó kísérletek: ① A durva részecskék őrlő kerék súlyos penge összeomláshoz vezet, és az őrlőkerék részecskemérete csökken, és a penge minősége jobb lesz; Az őrlőkerék részecskemérete szorosan kapcsolódik a finom részecskék vagy az ultrafinomi részecske PCD szerszámok pengéjéhez, de korlátozott hatással van a durva részecske PCD -szerszámokra.
A kapcsolódó otthoni és külföldi kutatások elsősorban a penge őrlés mechanizmusára és folyamatára összpontosítanak. A penge őrlési mechanizmusában a domináns a hőkémiai eltávolítás és a mechanikus eltávolítás, a törékeny eltávolítás és a fáradtság eltávolítása viszonylag kicsi. A csiszoláskor a különféle kötőanyag -gyémántcsiszoló kerekek erősségének és hőállóságának megfelelően javítják az őrlőkerék sebességét és lengési frekvenciáját, elkerülve a törékenységet és a fáradtság eltávolítását, javítják a hőkémiai eltávolítás arányát és csökkentsék a felületi érdességet. A száraz őrlés felületi érdessége alacsony, de könnyen a magas feldolgozási hőmérséklet, az égési szerszám felülete,
A pengék őrlési folyamatának figyelmet kell fordítania: ① Válassza ki az ésszerű pengék őrlési folyamat paramétereit, a szél száj minőségét kiválóbbá teheti, az első és a hátsó penge felületének felületét. Ugyanakkor vegye figyelembe a magas őrlési erőt, a nagy veszteséget, az alacsony őrlési hatékonyságot, a magas költségeket; ② Válassza ki az ésszerű csiszolási kerék minőségét, beleértve a kötőanyag -típusú, a részecskeméret, a koncentráció, a kötőanyag, az őrlési kerék öntettel, ésszerű száraz és nedves penge őrlési körülményeivel, optimalizálhatja a szerszám elülső és hátsó sarkát, a kés hegyi passzivációs értékét és más paramétereket, miközben javítja a szerszám felületi minőségét.
A különböző kötő gyémánt őrlőkerék eltérő tulajdonságokkal rendelkezik, és eltérő csiszolási mechanizmus és hatás. A gyantakötő gyémánt homokkerék puha, a csiszoló részecskék könnyen leeshetnek korai leereszkedéssel, nincs hőállósággal, a felületet könnyen deformálják a hő, a penge csiszoló felülete hajlamos a jelekre, nagy érdességre; A fém kötőanyag-gyémánt őrlőkeréket élesnek tartják a zúzás, a jó forma, a felületek, a pengecsiszolás alacsony felületi érdessége, a nagyobb hatékonyság miatt, azonban a részecskék csiszoló képessége miatt az önzaradás gyenge, és a vágóél egyszerű az ütközés rés hagyása, súlyos marginális sérüléseket okozva; A kerámia kötőanyag-gyémánt őrlőkerék mérsékelt szilárdsággal rendelkezik, jó önmagát mutató teljesítmény, több belső pórus, a por eltávolítása és a hőeloszlás, képes alkalmazkodni a különféle hűtőfolyadékokhoz, az alacsony csiszolási hőmérséklethez, az őrlőkerék kevésbé kopott, jó formájú visszatartás, a legmagasabb hatékonyság pontossága, azonban a gyémánt őrlés teste és a kötőanyag vezet az eszköz kialakulásához. Használja a feldolgozó anyagok szerint, az átfogó őrlési hatékonyság, a csiszoló tartósság és a munkadarab felületi minősége szerint.
Az őrlési hatékonysággal kapcsolatos kutatás elsősorban a termelékenység és a kontroll költségeinek javítására összpontosít. Általában értékelési kritériumokként a Q őrlési sebességet (a PCD eltávolítást egységenként) és a GYART arány G -t (a PCD eltávolítás és az őrlési kerékvesztés aránya) használják.
A német tudós Kenter csiszoló PCD -szerszám állandó nyomással, teszt: ① Növeli az őrlési kerék sebességét, a PDC részecskeméretét és a hűtőfolyadék koncentrációját, az őrlési sebesség és a kopás arány csökken; ② Növeli az őrlési részecskeméret, növeli az állandó nyomást, növeli a gyémánt koncentrációját az őrlőkerékben, az őrlési sebesség és a kopás arány növekedése; ③ A kötőanyag típusa eltérő, az őrlési sebesség és a kopás arány különbözik. Kenter A PCD -szerszám penge őrlési folyamatát szisztematikusan megvizsgálták, de a penge őrlési folyamatának hatását nem szisztematikusan elemezték.
3. A PCD vágószerszámok használata és meghibásodása
(1) A szerszámvágási paraméterek kiválasztása
A PCD -szerszám kezdeti időszakában az éles széle fokozatosan lemerült, és a megmunkálási felület minősége jobb lett. A passziválás hatékonyan eltávolíthatja a penge őrlése által hozott mikro -rést és a vágóél felületének minőségét, és ugyanakkor kör alakú él sugarat képez a feldolgozott felület megszorításához és javításához, ezáltal javítva a munkadarab felületi minőségét.
A PCD szerszám felületi maró alumíniumötvözet, a vágási sebesség általában 4000 m / perc alatt van, a lyuk feldolgozása általában 800 m / perc alatt van, a nagy elasztikus plasztikus színes fém feldolgozásának nagyobb fordulási sebességet kell igénybe vennie (300-1000 m / perc). A takarmánymennyiség általában 0,08-0,15 mm/r között van ajánlott. Túl nagy takarmánymennyiség, megnövekedett vágóerő, a munkadarab felületének megnövekedett maradék geometriai területe; Túl kicsi takarmánymennyiség, megnövekedett vágóhő és megnövekedett kopás. A vágási mélység növekszik, a vágóerő növekszik, a vágási hő növekszik, az élet csökken, a túlzott vágási mélység könnyen okozhatja a penge összeomlását; A kis vágási mélység megmunkálási edzéshez, kopáshoz és akár penge összeomlásához vezet.
(2) A kopási forma
A szerszámfeldolgozó munkadarab súrlódás, magas hőmérséklet és egyéb okok miatt a kopás elkerülhetetlen. A gyémánt eszköz kopása három szakaszból áll: a kezdeti gyors kopási fázisból (más néven átmeneti fázis), a stabil kopási fázis állandó kopási sebességgel és az azt követő gyors kopási fázisból. A gyors kopási fázis azt jelzi, hogy a szerszám nem működik, és újratelepítést igényel. A vágószerszámok kopási formái közé tartozik a ragasztó kopás (hideghegesztés kopása), a diffúziós kopás, a csiszoló kopás, az oxidációs kopás stb.
A hagyományos szerszámoktól eltérően a PCD szerszámok kopási formája a ragasztó kopás, a diffúzió kopása és a polikristályos réteg károsodása. Közülük a polikristályos réteg károsodása a fő oka, amely a külső ütés vagy a PDC -ben a ragasztó elvesztése által okozott finom penge összeomlásaként nyilvánul meg, amely rést képez, amely a fizikai mechanikai károsodáshoz tartozik, ami a feldolgozási pontosság csökkentéséhez és a munkadarabok hulladékához vezethet. A PCD részecskemérete, a penge forma, a penge szöge, a munkadarabok és a feldolgozási paraméterek befolyásolják a penge penge szilárdságát és a vágóerőt, majd a polikristályos réteg károsodását okozják. A mérnöki gyakorlatban a megfelelő nyersanyag -részecskeméretet, a szerszámparamétereket és a feldolgozási paramétereket a feldolgozási feltételek szerint kell kiválasztani.
4. A PCD vágóeszközök fejlesztési trendje
Jelenleg a PCD-eszköz alkalmazási tartományát kibővítették a hagyományos fúrásig, őrlésig, nagysebességű vágásig, és széles körben használják otthon és külföldön. Az elektromos járművek gyors fejlesztése nemcsak hatást gyakorolt a hagyományos autóiparra, hanem példátlan kihívásokat is hozott a szerszámipar számára, sürgetve az eszközipart, hogy felgyorsítsa az optimalizálást és az innovációt.
A PCD vágószerszámok széles körű alkalmazása elmélyült és elősegítette a vágószerszámok kutatását és fejlesztését. A kutatás elmélyítésével a PDC specifikációi egyre kisebbek, a gabona finomítása minőségi optimalizálása, a teljesítmény egységessége, az őrlési sebesség és a kopás arány egyre magasabb, az alak és a szerkezet diverzifikációja. A PCD eszközök kutatási irányai a következők: ① Kutatás és vékony PCD réteg fejlesztése; ② Kutatás és új PCD szerszám anyagok fejlesztése; ③ Kutatás a PCD eszközök jobb hegesztése és a költségek további csökkentése érdekében; ④ A kutatás javítja a PCD szerszámpengék csiszolási folyamatot a hatékonyság javítása érdekében; ⑤ A kutatás optimalizálja a PCD eszköz paramétereit és az eszközöket a helyi feltételek szerint használja; ⑥ A kutatás ésszerűen kiválasztja a vágási paramétereket a feldolgozott anyagok szerint.
rövid összefoglaló
(1) a PCD szerszámvágási teljesítmény, sok karbid eszköz hiánya; Ugyanakkor az ár jóval alacsonyabb, mint az egykristályos gyémánt eszköz, a modern vágásban ígéretes eszköz;
(2) A feldolgozott anyagok típusa és teljesítménye szerint, a PCD -eszközök részecskeméretének és paramétereinek ésszerű kiválasztása, amely a szerszámgyártás és a használat előfeltétele,
(3) A PCD anyagnak nagy keménysége van, amely ideális anyag a Knife megye vágásához, de a szerszámgyártás vágásának nehézségeit is hozza. A gyártás során, hogy átfogóan mérlegelje a folyamat nehézségi és feldolgozási igényeit, a legjobb költségteljesítmény elérése érdekében;
(4) PCD -feldolgozó anyagok Knife megyében ésszerűen ki kell választanunk a vágási paramétereket, a termék teljesítményének teljesítése alapján, amennyire csak lehetséges, hogy meghosszabbítsuk az eszköz szerviz élettartamát a szerszám élettartamának, a termelési hatékonyság és a termékminőség egyensúlyának elérése érdekében;
(5) Kutatás és új PCD -szerszámok fejlesztése a velejáró hátrányai leküzdésére
Ez a cikk a "szuperharc anyaghálózat"
A postai idő: Mar-25-2025
