PCD -tööriist on valmistatud polükristallilisest teemant noa otsast ja karbiidi maatriksist läbi kõrge temperatuuri ja kõrgrõhu paagutamise. See ei suuda mitte ainult anda täielikku mängu kõrge kõvaduse, kõrge soojusjuhtivuse, madala hõõrdeteguri, madala soojuspaisumise koefitsiendi, väikese afiinsuse metalli ja mittemetalliga, kõrge elastse mooduliga, puudub lõhustav pind, isotroopne, kuid võtab arvesse ka kõva sulami kõrge tugevust.
PCD peamised jõudlusnäitajad on termiline stabiilsus, löögi vastupidavus ja kulumiskindlus. Kuna seda kasutatakse enamasti kõrgel temperatuuril ja kõrge stressikeskkonnas, on termiline stabiilsus kõige olulisem. Uuring näitab, et PCD termiline stabiilsus mõjutab selle kulumiskindlust ja mõju tugevust. Andmed näitavad, et kui temperatuur on suurem kui 750 ℃, vähenevad PCD kulumiskindlus ja löögi vastupidavus tavaliselt 5–10%.
PCD kristallseisund määrab selle omadused. Mikrostruktuuris moodustavad süsinikuaatomid nelja külgneva aatomiga kovalentsed sidemed, saavad tetraeedrilise struktuuri ja moodustavad seejärel aatomkristalli, millel on tugev orientatsioon ja sidumisjõud ning kõrge karedus. PCD peamised jõudlusindeksid on järgmised: ① Kõvadus võib ulatuda 8000 HV-ni, 8–12 korda karbiidile; ② Soojusjuhtivus on 700W / MK, 1,5–9 korda, isegi kõrgem kui PCBN ja vask; ③ hõõrdetegur on tavaliselt ainult 0,1-0,3, palju vähem kui 0,4-1 karbiidi, vähendades märkimisväärselt lõikejõudu; ④ Soojuspaisumistegur on ainult karbiidi 0,9x10-6-1,1,1810-6,1 / 5, mis võib vähendada termilist deformatsiooni ja parandada töötlemise täpsust; ⑤ ja mittemetallilised materjalid on vähem afiinsust sõlmede moodustamisel.
Kuubikulise boori nitriidil on tugev oksüdatsiooniresistentsus ja see võib töödelda rauda sisaldavaid materjale, kuid karedus on madalam kui ühe kristallteemandiga, töötlemiskiirus on aeglane ja efektiivsus on madal. Üksikkristallteemandil on kõrge kõvadus, kuid sitkus on ebapiisav. Anisotroopia abil on lihtne dissotsiatsioon (111) pinnal välise jõu mõjul ja töötlemise efektiivsus on piiratud. PCD on polümeer, mida sünteesitakse mikronisuuruste teemandiosakeste abil teatud viisil. Osakeste korrastamata akumuleerumise kaootiline olemus põhjustab selle makroskoopilist isotroopset olemust ning tõmbetugevuses puudub suuna- ja lõhustumispind. Võrreldes ühekristallilise teemandiga, vähendab PCD terade piir tõhusalt anisotroopiat ja optimeerib mehaanilisi omadusi.
1. PCD lõikamisriistade kujunduspõhimõtted
(1) PCD osakeste suuruse mõistlik valik
Teoreetiliselt peaks PCD proovima teravilja täpsustada ja lisandite jaotus toodete vahel peaks olema anisotroopia ületamiseks võimalikult ühtlane. PCD osakeste suuruse valik on seotud ka töötlemistingimustega. Üldiselt saab viimistluseks või ülikergeks viimistluseks kasutada suure tugevuse, hea tugevuse, head vastupidavust ja peene teraga PCD -d ning üldiseks töötlevaks töötlemiseks võib kasutada jämedate terade PCD -d. PCD osakeste suurus võib tööriista kulumis jõudlust märkimisväärselt mõjutada. Asjakohane kirjandus juhib tähelepanu sellele, et kui toorainetera on suur, suureneb kulumiskindlus järk -järgult tera suuruse vähenemisega, kuid kui tera suurus on väga väike, ei ole see reegel rakendatav.
Seotud katsed valisid neli teemantpulbrit, mille osakeste keskmine suurus oli 10um, 5um, 2um ja 1um, ja jõuti järeldusele, et: ① Tooraine osakeste suuruse vähenemisega hajub CO ühtlasemalt; ② vähenemisega vähenesid PCD kulumiskindlus ja kuumakindlus järk -järgult.
(2) Tera suu ja tera paksuse mõistlik valik
Tera suu vorm sisaldab peamiselt nelja struktuuri: ümberpööratud serv, nüri ring, ümberpööratud serva nüri ringi komposiit ja terav nurk. Terav nurkkonstruktsioon muudab serva teravaks, lõikekiirus on kiire, võib märkimisväärselt vähendada lõikejõudu ja BURR, parandada toote pinnakvaliteeti, sobib paremini madala räni alumiiniumsulami ja muu madala kõvadusega, ühtlase viljaka metalli viimistluse jaoks. Tükake ümmargune konstruktsioon võib tera suu passida, moodustades R -nurga, takistab tera lõhkumist, mis sobib keskmise / kõrge räni alumiiniumisulami töötlemiseks. Mõnedel erijuhtudel, näiteks pinnapealne lõikamissügavus ja väike noaga toitmine, eelistatakse nüri ümara konstruktsiooni. Pööratud servakonstruktsioon võib servi ja nurki suurendada, tera stabiliseerida, kuid samal ajal suurendab rõhu ja lõiketakistust, mis sobib paremini tugeva koormuse lõikamiseks kõrge räni alumiiniumsulami jaoks.
EDM-i hõlbustamiseks valige tavaliselt õhuke PDC-lehe kiht (0,3–1,0 mm), millele lisandub karbiidi kiht, tööriista kogupaksus on umbes 28 mm. Karbiidikiht ei tohiks olla liiga paks, et vältida kihistumist, mis on põhjustatud stressi erinevusest sidemete pindade vahel
2, PCD tööriistade tootmisprotsess
PCD -tööriista tootmisprotsess määrab otseselt tööriista lõikamise ja kasutusaja, mis on selle rakenduse ja arendamise võti. PCD tööriista tootmisprotsess on näidatud joonisel 5.
(1) PCD -komposiittablettide (PDC) tootmine
① PDC tootmisprotsess
PDC koosneb tavaliselt looduslikust või sünteetilisest teemandipulbrist ja sidumisagendist kõrgel temperatuuril (1000–2000 ℃) ja kõrgrõhku (5-10 atm). Sidumisagent moodustab sidumissilla TIC, SIC, FE, CO, NI jne. Põhikomponentidena ja teemantkristall põimitakse sidumissilla skeletisse kovalentse sideme kujul. PDC tehakse tavaliselt fikseeritud läbimõõdu ja paksusega ketasteks ning lihvimiseks ja lihvitud ning muude vastavate füüsikaliste ja keemiliste töödelda. Sisuliselt peaks PDC ideaalne vorm säilitama ühekristallteemandi suurepäraseid füüsilisi omadusi nii palju kui võimalik, seetõttu peaksid paagutamise lisandid olema võimalikult vähe, samal ajal ka osakeste dd -sideme kombinatsioon võimalikult palju, võimalikult palju, võimalikult palju,
② Kindujate klassifikatsioon ja valimine
Siduja on kõige olulisem tegur, mis mõjutab PCD -tööriista termilist stabiilsust, mis mõjutab otseselt selle kõvadust, kulumiskindlust ja termilist stabiilsust. Levinud PCD -sidumismeetodid on: raud, koobalt, nikkel ja muud üleminekumetallid. Soodustajana kasutati CO ja W segapulbrit ning paagutamise PCD põhjalik jõudlus oli parim, kui sünteesirõhk oli 5,5 GPA, paagutamise temperatuur oli 1450 ℃ ja isolatsioon 4 -minutiliseks. SIC, TIC, WC, TIB2 ja muud keraamilised materjalid. SIC SIC termiline stabiilsus on parem kui Co -l, kuid kõvadus ja luumurdude sitkus on suhteliselt madal. Tooraine suuruse asjakohane vähendamine võib parandada PCD karedust ja sitkust. Ei mingit liimi, grafiidi või muude süsinikuallikatega ülikõrge temperatuuril ja kõrgrõhk, mis on põlenud nanomõõtmeks polümeer teemandiks (NPD). Grafiidi kasutamine eelkäijana NPD valmistamiseks on kõige nõudlikumad tingimused, kuid sünteetilisel NPD -l on kõrgeim karedus ja parimad mehaanilised omadused.
③ terade valimine ja juhtimine
Tooraine teemantpulber on võtmetegur, mis mõjutab PCD jõudlust. Teemantmikropowder eeltöötlemine, lisades väikese koguse aineid, mis takistavad ebanormaalseid teemantosakeste kasvu ja mõistlikku paagutatavate lisaainete valikut, võib pärssida ebanormaalsete teemantosakeste kasvu.
Ühtse struktuuriga kõrge puhas NPD võib tõhusalt anisotroopiat tõhusalt kõrvaldada ja mehaanilisi omadusi veelgi parandada. Nanograafilise eelkäijapulbrit valmistatud kõrge energiaga kuulide lihvimismeetodi abil kasutati hapnikusisalduse reguleerimiseks kõrge temperatuuriga eelintelleerimisel, grafiidi muutmiseks teemandiks 18 GPa ja 2100-2300 ℃ abil, genereerides lamelli ja granulaarset NPD-d ning karedus suurenes lamelli paksuse vähenemisega.
④ Hiline keemiline töötlemine
Samal temperatuuril (200 ° ℃) ja aeg (20H) oli Lewis Acid-Fecl3 koobalti eemaldamise mõju oluliselt parem kui vee oma ja HCl optimaalne suhe oli 10-15 g / 100 ml. PCD termiline stabiilsus paraneb, kui koobalti eemaldamise sügavus suureneb. Jämedateralise kasvu PCD jaoks võib tugev happe töötlemine CO-d täielikult eemaldada, kuid sellel on suur mõju polümeeri jõudlusele; TIC ja WC lisamine sünteetilise polükristalli struktuuri muutmiseks ja tugeva happe töötlemisega kombineerimine, et parandada PCD stabiilsust. Praegu on PCD -materjalide ettevalmistamise protsess paranenud, toote sitkus on hea, anisotroopiat on märkimisväärselt paranenud, on mõistnud kommertstoodangut, sellega seotud tööstused arenevad kiiresti.
(2) PCD tera töötlemine
① Lõikamisprotsess
PCD -l on kõrge karedus, hea kulumiskindlus ja kõrge keeruline lõikamisprotsess.
② Keevitusprotseduur
PDC ja nugakeha mehaanilise klambri, sidumise ja kõvajoodisega. Krambipurjed pihustavad PDC -d karbiidi maatriksile, sealhulgas vaakumkaitsmine, vaakumdifusiooni keevitamine, kõrgsagedusliku induktsiooniga puuraukumine, laserkeevitus jne. Kõrgsagedusega induktsiooni kuumutamine on madalad kulud ja kõrge tootlus ning seda on laialdaselt kasutatud ning on laialdaselt kasutatud. Keevituskvaliteet on seotud voo, keevitussulami ja keevitustemperatuuriga. Keevitustemperatuur (üldiselt alla 700 ° ℃) on kõige suurem mõju, temperatuur on liiga kõrge, PCD-ga grafitiseerimise põhjustamine või isegi "üleküttes", mis mõjutab otseselt keevitusainet, ja liiga madal temperatuur põhjustab ebapiisavat keevitustugevust. Keevitustemperatuuri saab kontrollida isolatsiooniaja ja PCD punetuse sügavuse abil.
③ Tera lihvimisprotsess
PCD -tööriista lihvimisprotsess on tootmisprotsessi võti. Üldiselt on tera ja tera tippväärtus 5M -i piires ning kaareraadius on 4UM -i piires; Esi- ja tagalõikamispind tagab teatud pinna viimistluse ja vähendage isegi esiosa lõikepinda RA -ni 0,01 μm, et täita peegli nõudeid, panna kiibid voolavaks mööda eesmist noa pinda ja vältima kleepuvat nuga.
Tera lihvimisprotsess sisaldab teemant lihvimisratta mehaanilist tera lihvimist, elektrilise sädete tera lihvimist (EDG), metallist sideaine super kõva abrasiivse jahvatusrattaga võrgus elektrolüütilist viimistlus tera lihvimine (ELID), komposiittera lihvimismehaaniline töötlemine. Nende hulgas on teemant lihvimisratta mehaaniline tera lihvimine kõige küpsem, kõige laialdasemalt kasutatav.
Seotud katsed: ① ① Jämeosakeste lihvimisratas põhjustab tõsist laba kokkuvarisemist ja lihvimisratta osakeste suurus väheneb ning tera kvaliteet muutub paremaks; ② jahvatusratta osakeste suurus on tihedalt seotud peenosakeste või ultrafinete osakeste PCD -tööriistade tera kvaliteediga, kuid sellel on piiratud mõju jämedatele osakeste PCD -tööriistadele.
Seotud uuringud kodu- ja välismaal keskenduvad peamiselt tera lihvimise mehhanismile ja protsessile. Tera lihvimismehhanismis on domineeriv termokeemiline eemaldamine ja mehaaniline eemaldamine ning rabe eemaldamine ja väsimuse eemaldamine on suhteliselt väike. Jahvatamisel parandage erinevate sidumisagentide tugevuse ja soojustakistuse järgi nii palju kui võimalik jahvatusratta kiirust ja pöördesagedust, vältige rabeduse ja väsimuse eemaldamist, parandage termokeemilise eemaldamise osakaalu ja vähendage pinna karedust. Kuiva lihvimise pinna karedus on madal, kuid hõlpsasti töötlemise temperatuuri, põletusriista pinna, kergesti tõttu
Tera lihvimisprotsess peab pöörama tähelepanu: ① Valige mõistlikud terade lihvimisprotsessi parameetrid, võib muuta serva suu kvaliteedi suurepärasemaks, esi- ja tagaosa pinna viimistlemiseks. Kuid kaaluge ka suurt lihvimisjõudu, suurt kaotust, madala lihvimise efektiivsust, kõrgeid kulusid; ② Valige mõistlik lihvimisratta kvaliteet, sealhulgas sideainetüüp, osakeste suurus, kontsentratsioon, sideaine, lihvimisratta kastmega mõistlike kuivade ja niiskete terade lihvimistingimustega, optimeerides tööriista esi- ja taganurka, noa otsa passiivsuse väärtust ja muid parameetreid, parandades samal ajal tööriista pinnakvaliteeti.
Erinevatel siduvatel teemandi lihvimisrattal on erinevad omadused ning erinev lihvimismehhanism ja efekt. Vaigu sideaine teemantliiv ratas on pehme, jahvatavaid osakesi on enneaegselt kerge maha kukkuda, soojustakistust pole, pind on kuumusega hõlpsasti deformeerunud, tera lihvimispind on kalduvus kuluma, suur karedus; Metallist sideaine teemant jahvatusratast hoitakse teravalt, jahvatades purustamise, hea moodustatavuse, pinna ja tera jahvatamise madala pinna kareduse, suuremat tõhusust, kuid lihvimisosakeste sidumisvõime muudab iseennast halveneva vaeste ja lõikeserv on lihtne mõjutada löögikorda, põhjustades tõsiseid margi kahjustusi; Keraamilise sideaine teemandi lihvimisrattaga on mõõdukas tugevus, hea iseenesestmõistetav jõudlus, rohkem sisemisi poore, fav tolmu eemaldamine ja soojuse hajumine, võib kohaneda mitmesuguste jahutusvedelikuga, madala lihvitemperatuuriga, lihvimisratas on vähem kulunud, heas vormis hoidmine, kõrgeima efektiivsuse täpsus, kuid tööriistade pinnad. Kasutage töötlemismaterjalide, laiaulatusliku jahvatamise tõhususe, abrasiivse vastupidavuse ja tooriku pinna kvaliteedi järgi.
Jahvatamise tõhususe uuringud keskenduvad peamiselt tootlikkuse ja kontrollkulude parandamisele. Üldiselt kasutatakse hindamiskriteeriumidena lihvimiskiirust Q (PCD eemaldamine ajaühiku kohta) ja kulumisuhet G (PCD eemaldamise ja lihvimise ja lihvimise ja lihvimise suhe).
Saksa teadlane Kenteri lihvimispcd tööriist püsiva rõhuga, test: ① suurendab lihvimiskiirust, PDC osakeste suurust ja jahutusvedeliku kontsentratsiooni, lihvimiskiiruse ja kulumisuhet vähendatakse; ② suurendab lihvimisosakeste suurust, suurendab konstantset rõhku, suurendab teemandi kontsentratsiooni lihvimisrattasse, lihvimiskiiruse ja kulumissuhe suurenemist; ③ sideaine tüüp on erinev, lihvimiskiirus ja kulumisuhe on erinev. Kenter PCD -tööriista tera lihvimisprotsessi uuriti süstemaatiliselt, kuid tera lihvimisprotsessi mõju ei analüüsitud süstemaatiliselt.
3. PCD lõikamisriistade kasutamine ja tõrge
(1) Tööriista lõikamisparameetrite valik
PCD -tööriista esimesel perioodil oli terav serva suu järk -järgult läbi ja töötlemise pinna kvaliteet muutus paremaks. Passiveerimine võib tõhusalt eemaldada tera jahvatamisel põhjustatud mikrolõhe ja väikesed burrid, parandada lõike serva pinna kvaliteeti ja samal ajal moodustada ümmarguse servaraadiuse, et töödeldud pinda pigistada ja parandada, parandades sellega tooriku pinna kvaliteeti.
PCD-tööriista pinna jahvatamine alumiiniumsulam, lõikekiirus on tavaliselt 4000 m / min, aukude töötlemine on tavaliselt 800 m / min, kõrge elastse-plastilise mittevärviline metalli töötlemine peaks võtma suurema pöördekiiruse (300-1000m / min). Sööda maht on tavaliselt soovitatav vahemikus 0,08–0,15mm/r. Liiga suur sööda maht, suurenenud lõikejõud, tooriku pinna suurenenud geomeetriline pindala; Liiga väike sööda maht, suurenenud lõikekütt ja suurenenud kulumine. Lõikesügavus suureneb, lõikejõud suureneb, lõikamise kuumus suureneb, elu väheneb, liigne lõikamissügavus võib kergesti põhjustada tera varisemist; Väike lõikamissügavus viib töötlemise kõvenemise, kulumise ja isegi tera kokkuvarisemiseni.
(2) Kandke vorm
Tööriistade töötlemise tooring, hõõrdumise, kõrge temperatuuri ja muude põhjuste tõttu on kulumine vältimatu. Teemantitööriista kulumine koosneb kolmest etapist: esialgne kiire kulumise faas (tuntud ka kui üleminekufaas), stabiilne kulumisfaas püsiva kulumiskiirusega ja sellele järgnenud kiire kulumise faas. Kiire kulumisfaas näitab, et tööriist ei tööta ja nõuab taaselustamist. Lõiketööriistade kulumisvormid hõlmavad kleepuvaid kulusid (külma keevitus kulumine), difusiooni kulumine, abrasiivne kulumine, oksüdatsiooni kulumine jne.
Erinevalt traditsioonilistest tööriistadest, on PCD -tööriistade kulumisvorm kleepuv kulumine, difusiooni kulumine ja polükristallilise kihi kahjustus. Nende hulgas on peamine põhjus polükristalli kihi kahjustus, mis avaldub kui välisest mõjust põhjustatud peene tera või liimi kaotamine PDC -s, moodustades lõhe, mis kuulub füüsilise mehaanilise kahjustuse tekkeks, mis võib põhjustada töötlemise täpsuse vähenemist ja töötlejate jäätmeid. PCD osakeste suurus, tera, tera nurk, tooriku materjal ja töötlemisparameetrid mõjutavad tera tera tugevust ja lõikejõudu ning põhjustavad seejärel polükristalli kihi kahjustusi. Inseneripraktikas tuleks valida vastavalt töötlemistingimustele sobiv tooraine osakeste suurus, tööriista parameetrid ja töötlemisparameetrid.
4. PCD lõikamisriistade arendussuund
Praegu on PCD-tööriista rakendusvahemikku laiendatud traditsioonilisest pöördumisest puurimise, freesimise ja kiire lõikamiseni ja seda on laialdaselt kasutatud kodus ja välismaal. Elektrisõidukite kiire areng ei ole mitte ainult traditsioonilisele autotööstusele mõju toonud, vaid tõi tööriistatööstusele ka enneolematuid väljakutseid, kutsudes tööriistatööstust kiirendama optimeerimist ja innovatsiooni.
PCD lõiketööriistade lai kasutamine on süvenenud ja edendanud lõiketööriistade uurimist ja arendamist. Uurimistöö süvenemisega muutuvad PDC spetsifikatsioonid väiksemaks ja väiksemaks, terade viimistluse kvaliteedi optimeerimine, jõudluse ühtlus, lihvimiskiiruse ja kulumise suhe on suurem ja suurem, kuju ja struktuuri mitmekesistamine. PCD -tööriistade uurimissuunad hõlmavad järgmist: ① uurimistööd ja välja töötamine õhukese PCD -kihi; ② Uurige ja arendab uusi PCD -tööriistamaterjale; ③ PCD -tööriistade parema keevitamise ja kulude vähendamise uuringud; ④ Uurimistöö parandab PCD -tööriista tera jahvatamise protsessi tõhususe parandamiseks; ⑤ Uurimistöö optimeerib PCD -tööriista parameetreid ja kasutab tööriistu vastavalt kohalikele tingimustele; ⑥ Uurimistöö valib ratsionaalselt parameetrid vastavalt töödeldud materjalidele.
lühikokkuvõte
(1) PCD -tööriistade lõikamise jõudlus, korvake paljude karbiidi tööriistade puudus; Samal ajal on hind palju madalam kui ühe kristalli teemant tööriist, moodsa lõikamise korral on paljutõotav tööriist;
(2) Vastavalt töödeldud materjalide tüübile ja jõudlusele on PCD -tööriistade osakeste suuruse ja parameetrite mõistlik valik, mis on tööriistade valmistamise ja kasutamise eeldus,
(3) PCD -materjalil on kõrge kõvadus, mis on ideaalne materjal nuga maakonna lõikamiseks, kuid see toob kaasa ka raskusi tööriistade tootmise lõikamisel. Tootmisel, et saada protsessiraskusi ja töötlemisvajadusi põhjalikult, et saavutada parim kulude jõudlus;
(4) PCD -töötlemismaterjalid nuga maakonnas peaksime toote jõudluse täitmise põhjal mõistlikult valima lõikeparameetrid, et pikendada tööriista kasutusaega, et saavutada tööriista eluea, tootmise efektiivsuse ja toote kvaliteedi tasakaal;
(5) Uurige ja arendage välja uusi PCD -tööriistamaterjale, et ületada selle loomupäraseid puudusi
See artikkel on pärit "Superhardi materiaalne võrk"
Postiaeg: 19. märts-20125
