Το τεχνητό μονοκρύσταλλο διαμάντι αναπτύχθηκε σταδιακά μετά τη δεκαετία του 1950.Συντίθεται από γραφίτη ως πρώτη ύλη, προστίθεται με καταλύτη και υποβάλλεται σε υψηλή θερμοκρασία και εξαιρετικά υψηλή πίεση.Το τεχνητό πολυκρυσταλλικό διαμάντι (PCD) είναι ένα πολυκρυσταλλικό υλικό που σχηματίζεται από τον πολυμερισμό σκόνης διαμαντιού χρησιμοποιώντας συνδετικά μετάλλων όπως Co, Ni, κ.λπ. μεταλλουργία στη μέθοδο κατασκευής της.
Κατά τη διάρκεια της διαδικασίας πυροσυσσωμάτωσης, λόγω της προσθήκης πρόσθετων, σχηματίζεται μια γέφυρα συγκόλλησης που αποτελείται κυρίως από Co, Mo, W, WC και Ni μεταξύ κρυστάλλων PCD και τα διαμάντια ενσωματώνονται σταθερά στο στιβαρό πλαίσιο που σχηματίζεται από τη γέφυρα συγκόλλησης.Η λειτουργία του μεταλλικού συνδετικού υλικού είναι να συγκρατεί σταθερά το διαμάντι και να χρησιμοποιεί πλήρως την απόδοση κοπής του.Επιπλέον, λόγω της ελεύθερης κατανομής των κόκκων σε διάφορες κατευθύνσεις, είναι δύσκολο για τις ρωγμές να διαδοθούν από τον έναν κόκκο στον άλλο, γεγονός που βελτιώνει σημαντικά την αντοχή και τη σκληρότητα του PCD.
Σε αυτό το τεύχος, θα συνοψίσουμε μερικά από τα χαρακτηριστικά τουΈνθετο PCD.
1. Εξαιρετικά υψηλή σκληρότητα και αντοχή στη φθορά: απαράμιλλα στη φύση, τα υλικά έχουν σκληρότητα έως και 10000 HV και η αντοχή τους στη φθορά είναι σχεδόν εκατό φορές μεγαλύτερη από αυτή του ένθετου καρβιδίου.
2. Η σκληρότητα, η αντίσταση στη φθορά, η μικροαντοχή, η δυσκολία λείανσης και ο συντελεστής τριβής μεταξύ των ανισότροπων κρυστάλλων μονοκρυστάλλου διαμαντιού και των υλικών του τεμαχίου εργασίας ποικίλλουν πολύ σε διαφορετικά επίπεδα κρυστάλλου και προσανατολισμούς.Ως εκ τούτου, κατά το σχεδιασμό και την κατασκευή εργαλείων διαμαντιών μονού κρυστάλλου, είναι απαραίτητο να επιλέξετε σωστά την κατεύθυνση κρυστάλλου και ο προσανατολισμός των κρυστάλλων πρέπει να πραγματοποιηθεί για τις πρώτες ύλες διαμαντιών.Η επιλογή των μπροστινών και πίσω επιφανειών κοπής των εργαλείων κοπής PCD είναι ένα σημαντικό ζήτημα στο σχεδιασμό εργαλείων τόρνου PCD μονού κρυστάλλου.
3. Χαμηλός συντελεστής τριβής: Τα ένθετα διαμαντιών έχουν χαμηλότερο συντελεστή τριβής κατά την επεξεργασία ορισμένων μη σιδηρούχων μεταλλικών υλικών σε σύγκριση με άλλα ένθετα, που είναι περίπου το μισό από εκείνο των καρβιδίων, συνήθως γύρω στο 0,2.
4. Η κοπτική άκρη του PCD είναι πολύ αιχμηρή και η αμβλύ ακτίνα της κοπτικής ακμής μπορεί γενικά να φτάσει τα 0,1-0,5um.Και φυσικά εργαλεία μονοκρυστάλλου διαμαντιού μπορούν να χρησιμοποιηθούν στην περιοχή από 0,002-0,005um.Επομένως, τα εργαλεία φυσικού διαμαντιού μπορούν να εκτελέσουν εξαιρετικά λεπτή κοπή και κατεργασία εξαιρετικής ακρίβειας.
5. Ο συντελεστής θερμικής διαστολής του διαμαντιού με χαμηλότερο συντελεστή θερμικής διαστολής είναι μικρότερος από αυτόν του τσιμεντοειδούς καρβιδίου, περίπου το 1/10 αυτού του χάλυβα υψηλής ταχύτητας.Επομένως, τα εργαλεία κοπής διαμαντιών δεν παράγουν σημαντική θερμική παραμόρφωση, πράγμα που σημαίνει ότι η αλλαγή στο μέγεθος του εργαλείου που προκαλείται από τη θερμότητα κοπής είναι ελάχιστη, κάτι που είναι ιδιαίτερα σημαντικό για κατεργασία ακριβείας και εξαιρετικής ακρίβειας με απαιτήσεις υψηλών διαστάσεων ακρίβειας.
Εφαρμογή εργαλείων κοπής διαμαντιών
Ένθετο PCDχρησιμοποιείται ως επί το πλείστον για κοπή/διάτρηση/άλεση υψηλής ταχύτητας μη σιδηρούχων μετάλλων και μη σιδηρούχων μετάλλων υλικών, κατάλληλα για την επεξεργασία διαφόρων ανθεκτικών στη φθορά μη μεταλλικών υλικών, όπως ίνες γυαλιού και κεραμικά υλικά.Διάφορα μη σιδηρούχα μέταλλα: αλουμίνιο, τιτάνιο, πυρίτιο, μαγνήσιο κ.λπ., καθώς και διάφορες διαδικασίες φινιρίσματος μη σιδηρούχων μετάλλων.
Μειονεκτήματα: κακή θερμική σταθερότητα.Αν και είναι το εργαλείο κοπής με την υψηλότερη σκληρότητα, η περιορισμένη κατάστασή του είναι κάτω από 700 ℃.Όταν η θερμοκρασία κοπής ξεπεράσει τους 700 ℃, θα χάσει την αρχική του εξαιρετικά υψηλή σκληρότητα.Αυτός είναι ο λόγος που τα διαμαντένια εργαλεία δεν είναι κατάλληλα για κατεργασία σιδηρούχων μετάλλων.Λόγω της κακής χημικής σταθερότητας των διαμαντιών, το στοιχείο άνθρακα στα διαμάντια θα αλληλεπιδράσει με τα άτομα σιδήρου σε υψηλές θερμοκρασίες και θα μετατραπεί σε δομή γραφίτη, αυξάνοντας σημαντικά τη ζημιά των εργαλείων.
Ώρα δημοσίευσης: 17 Μαΐου 2023