PCD -werktuig is gemaak van polikristallyne diamantmespunt en koolstofmatriks deur hoë temperatuur en sintering met 'n hoë druk. Dit kan nie net die voordele van hoë hardheid, hoë termiese geleidingsvermoë, lae wrywingskoëffisiënt, lae termiese uitbreidingskoëffisiënt, klein affiniteit met metaal en nie-metaal, hoë elastiese modulus, geen splitsende oppervlak, isotropies in ag gee nie, maar ook in ag geneem word.
Termiese stabiliteit, impak taaiheid en slytweerstand is die belangrikste prestasie -aanwysers van PCD. Aangesien dit meestal in hoë temperatuur en 'n hoë spanning -omgewing gebruik word, is termiese stabiliteit die belangrikste. Die studie toon dat die termiese stabiliteit van PCD 'n groot invloed op die slytweerstand en taaiheid het. Die data toon dat wanneer die temperatuur hoër is as 750 ℃, die slytweerstand en die taaiheid van PCD gewoonlik met 5% -10% daal.
Die kristaltoestand van die PCD bepaal die eienskappe daarvan. In mikrostruktuur vorm koolstofatome kovalente bindings met vier aangrensende atome, verkry die tetrahedrale struktuur en vorm dan die atoomkristal, wat 'n sterk oriëntasie en bindende krag het, en hoë hardheid. Die belangrikste prestasie-indekse van PCD is soos volg: ① Hardheid kan 8000 HV bereik, 8-12 keer koolstof; ② Termiese geleidingsvermoë is 700W / MK, 1,5-9 keer, selfs hoër as PCBN en koper; ③ Wrywingskoëffisiënt is oor die algemeen slegs 0,1-0,3, veel minder as 0,4-1 karbied, wat die snykrag aansienlik verminder; ④ Termiese uitbreidingskoëffisiënt is slegs 0,9x10-6-1,18x10-6,1 / 5 karbied, wat termiese vervorming kan verminder en die verwerking van die verwerking kan verbeter; ⑤ en nie-metaalmateriaal is minder affiniteit om nodules te vorm.
Kubieke boornitrid het 'n sterk oksidasie-weerstand en kan ysterbevattende materiale verwerk, maar die hardheid is laer as enkelkristal diamant, die verwerkingsnelheid is stadig en die doeltreffendheid is laag. Die enkelkristal -diamant het 'n hoë hardheid, maar die taaiheid is onvoldoende. Anisotropie maak dit maklik om langs (111) oppervlak te dissosiasie onder die impak van eksterne krag, en die verwerkingsdoeltreffendheid is beperk. PCD is 'n polimeer wat op sekere manier deur mikrongrootte diamantdeeltjies gesintetiseer is. Die chaotiese aard van die versteurde opeenhoping van deeltjies lei tot die makroskopiese isotropiese aard, en daar is geen rigting- en splitsingsoppervlak in die treksterkte nie. In vergelyking met die enkelkristal-diamant, verminder die graangrens van PCD die anisotropie effektief en optimaliseer die meganiese eienskappe.
1. Ontwerpbeginsels van PCD -snygereedskap
(1) Redelike seleksie van PCD -deeltjiegrootte
Teoreties moet PCD probeer om die korrels te verfyn, en die verspreiding van bymiddels tussen produkte moet so eenvormig as moontlik wees om die anisotropie te oorkom. Die keuse van PCD -deeltjiegrootte hou ook verband met die verwerkingstoestande. Oor die algemeen kan PCD met hoë sterkte, goeie taaiheid, goeie impakweerstand en fyn graan gebruik word vir afwerking of superafwerking, en PCD van growwe graan kan gebruik word vir algemene ruwe bewerking. Die PCD -deeltjiegrootte kan die dra -werkverrigting van die werktuig aansienlik beïnvloed. Relevante literatuur wys daarop dat wanneer die grondstofgraan groot is, die slytweerstand geleidelik toeneem met die afname in die korrelgrootte, maar as die korrelgrootte baie klein is, is hierdie reël nie van toepassing nie.
Verwante eksperimente het vier diamantpoeier met gemiddelde deeltjiegroottes van 10um, 5um, 2um en 1um gekies, en daar is tot die gevolgtrekking gekom dat: ① met die afname in die deeltjiegrootte van grondstof meer eweredig versprei; Met die afname van ② het die slytweerstand en hitteweerstand van PCD geleidelik afgeneem.
(2) Redelike keuse van die mond van die lem en die dikte van die lem
Die vorm van die mond van die lem bevat hoofsaaklik vier strukture: omgekeerde rand, stomp sirkel, omgekeerde rand stomp sirkel saamgestelde en skerp hoek. Die skerp hoekstruktuur maak die rand skerp, die snysnelheid is vinnig, kan die snykrag aansienlik verminder en die oppervlakkwaliteit van die produk verbeter, is meer geskik vir lae silikon-aluminiumlegering en ander lae hardheid, eenvormige nie-fyner metaalafwerking. Die obtuse ronde struktuur kan die mond van die lem passiveer, wat 'n hoek vorm, en die lem breek effektief verhoed dat dit geskik is vir die verwerking van medium- / hoë silikon -aluminiumlegering. In sommige spesiale gevalle, soos vlak snydiepte en klein mesvoeding, word die stomp ronde struktuur verkies. Die omgekeerde randstruktuur kan die rande en hoeke verhoog, die lem stabiliseer, maar terselfdertyd sal die druk en snyweerstand verhoog, wat meer geskik is vir die sny van 'n hoë silikon -aluminiumlegering.
Om EDM te vergemaklik, kies gewoonlik 'n dun PDC-plaatlaag (0,3-1,0 mm), plus die karbiedlaag, die totale dikte van die werktuig is ongeveer 28 mm. Die karbiedlaag moet nie te dik wees om stratifikasie te vermy wat veroorsaak word deur die spanningverskil tussen die bindingsoppervlaktes nie
2, PCD -gereedskapvervaardigingsproses
Die vervaardigingsproses van PCD -instrument bepaal die snyprestasie en lewensduur van die instrument direk, wat die sleutel tot die toepassing en ontwikkeling daarvan is. Die vervaardigingsproses van die PCD -instrument word in Figuur 5 getoon.
(1) Vervaardiging van PCD -saamgestelde tablette (PDC)
① Vervaardigingsproses van die PDC
PDC bestaan gewoonlik uit natuurlike of sintetiese diamantpoeier en bindmiddel by hoë temperatuur (1000-2000 ℃) en hoë druk (5-10 atm). Die bindmiddel vorm die bindingsbrug met TIC, SIC, Fe, CO, Ni, ens. As die belangrikste komponente, en die diamantkristal is ingebed in die skelet van die bindende brug in die vorm van kovalente binding. PDC word gewoonlik in skywe met 'n vaste deursnee en dikte gemaak, en maal en gepoleer en ander ooreenstemmende fisiese en chemiese behandelings. In wese moet die ideale vorm van PDC die uitstekende fisiese eienskappe van enkelkristal diamant soveel as moontlik behou, daarom moet die bymiddels in die sinterende liggaam so min as moontlik wees, terselfdertyd die deeltjie -dd -bindingskombinasie soveel as moontlik,
② Klassifikasie en seleksie van bindmiddels
Die bindmiddel is die belangrikste faktor wat die termiese stabiliteit van die PCD -instrument beïnvloed, wat die hardheid, slytweerstand en termiese stabiliteit direk beïnvloed. Algemene PCD -bindingsmetodes is: yster, kobalt, nikkel en ander oorgangsmetale. CO- en W -gemengde poeier is as die bindingsmiddel gebruik, en die omvattende werkverrigting van die sinterende PCD was die beste toe die sintese -druk 5,5 GPA was, die sinteringstemperatuur 1450 ℃ en die isolasie vir 4min. SIC, TIC, WC, TIB2 en ander keramiekmateriaal. SIC Die termiese stabiliteit van SIC is beter as dié van CO, maar die hardheid en die taaiheid van die breuk is relatief laag. Die toepaslike vermindering van grondstofgrootte kan die hardheid en taaiheid van PCD verbeter. Geen kleefmiddel nie, met grafiet of ander koolstofbronne in die ultra-hoë temperatuur en hoë druk wat in 'n nanoskaal-polimeerdiamant (NPD) verbrand is. Die gebruik van grafiet as die voorloper om NPD voor te berei is die veeleisendste toestande, maar die sintetiese NPD het die hoogste hardheid en die beste meganiese eienskappe.
Seleksie en beheer van ③ korrels
Die Diamondpoeier van die grondstof is 'n sleutelfaktor wat die werkverrigting van PCD beïnvloed. Voorbehandelde diamantmikropowder, wat 'n klein hoeveelheid stowwe byvoeg wat die groei van die abnormale diamantdeeltjies en 'n redelike seleksie van sinterende bymiddels belemmer, kan die groei van abnormale diamantdeeltjies belemmer.
Hoë suiwer NPD met 'n eenvormige struktuur kan die anisotropie effektief uitskakel en die meganiese eienskappe verder verbeter. Die nanografietvoorloperpoeier wat berei is met 'n hoë-energie-bal-maalmetode, is gebruik om suurstofinhoud te reguleer by hoë temperatuur voor-afdeling, omskep grafiet in diamant onder 18 GPa en 2100-2300 ℃, wat lamella en korrelvormige NPD opwek, en die hardheid het toegeneem met die afname van lamella-dikte.
④ Laat chemiese behandeling
Op dieselfde temperatuur (200 ° ℃) en tyd (20 uur) was die kobaltverwyderingseffek van Lewis Acid-FECL3 aansienlik beter as dié van water, en die optimale verhouding van HCl was 10-15G / 100 ml. Die termiese stabiliteit van PCD verbeter namate die diepte van die kobaltverwydering toeneem. Vir grofkorrelige groei PCD kan sterk suurbehandeling CO heeltemal verwyder, maar dit het 'n groot invloed op die polimeerprestasie; TIC en WC voeg by om die sintetiese poli -kristalstruktuur te verander en kombineer met sterk suurbehandeling om die stabiliteit van PCD te verbeter. Op die oomblik verbeter die voorbereidingsproses van PCD -materiale, die taaiheid van die produk is goed, die anisotropie is baie verbeter, het die kommersiële produksie gerealiseer; verwante nywerhede ontwikkel vinnig.
(2) Verwerking van die PCD -lem
① Snyproses
PCD het 'n hoë hardheid, goeie slytweerstand en 'n baie moeilike snyproses.
② Sweisprosedure
PDC en die mesliggaam met meganiese klem, binding en soldering. Soldate is om PDC op die koolstofmatriks te druk, insluitend vakuum -solder, vakuumdiffusie -sweiswerk, hoë frekwensie -induksieverwarming, soldate, lasersweis, ens. Hoë frekwensie -induksieverwarming het lae koste en hoë opbrengste en is wyd gebruik. Die sweiskwaliteit hou verband met die vloed, sweislegering en sweistemperatuur. Sweistemperatuur (gewoonlik laer as 700 ° ℃) het die grootste impak, die temperatuur is te hoog, maklik om PCD-grafitisering te veroorsaak, of selfs 'te veel brand', wat die sweiseffek direk beïnvloed, en te lae temperatuur sal lei tot onvoldoende sweissterkte. Die sweistemperatuur kan beheer word deur die isolasietyd en die diepte van PCD -rooiheid.
③ Blade slypproses
PCD -gereedskapmaalproses is die sleutel tot die vervaardigingsproses. Oor die algemeen is die piekwaarde van die lem en die lem binne 5um, en die boogradius is binne 4um; Die voor- en agterste snyoppervlak verseker 'n sekere afwerking van die oppervlak, en verminder selfs die voorste snyoppervlak RA tot 0,01 μ m om aan die spieëlvereistes te voldoen, laat die skyfies langs die voorste mesoppervlak vloei en voorkom dat die mes vassteek.
Die slypproses van die lem bevat diamantmaalmetermeganiese lemmaal, elektriese vonkbladslyping (EDG), metaalbinder super harde skuurmaalwiel aanlyn elektrolitiese afwerkingsbladslyp (ELID), saamgestelde lemmynbewerking. Onder hulle is die meganiese slyp van die diamantmaalwiel die mees volwasse, die mees gebruikte.
Verwante eksperimente: ① Die growwe deeltjie -slypwiel sal lei tot 'n ernstige ineenstorting van die lem, en die deeltjiegrootte van die slypwiel neem af, en die kwaliteit van die lem word beter; Die deeltjiegrootte van ② slypwiel is nou verwant aan die lemkwaliteit van fyn deeltjie of ultrafien deeltjie PCD -instrumente, maar het 'n beperkte effek op growwe deeltjie -PCD -instrumente.
Verwante navorsing tuis en in die buiteland fokus hoofsaaklik op die meganisme en proses van slyp van die lem. In die slypmeganisme van die lem is termochemiese verwydering en meganiese verwydering die dominante, en bros verwydering en moegheidverwydering is relatief klein. As u slyp, volgens die sterkte en hitteweerstand van verskillende bindingsmiddels -diamant -slypwiele, verbeter die snelheid en die frekwensie van die slypwiel sover moontlik, vermy die verwydering van brosheid en moegheid, verbeter die verhouding van termochemiese verwydering en verminder die oppervlakgrofheid. Die oppervlakruwheid van droë maal is laag, maar maklik as gevolg van 'n hoë verwerkingstemperatuur, brandgereedskapoppervlak,
Die slypproses van die lem moet let op: ① Kies 'n redelike lemme -slypprosesparameters, kan die kwaliteit van die mondmond meer uitstekend maak, die oppervlak van die voorste en agterste lem hoër. Oorweeg egter ook hoë slypkrag, groot verlies, lae slypdoeltreffendheid, hoë koste; ② Kies 'n redelike slypwielgehalte, insluitend bindmiddelsoort, deeltjiegrootte, konsentrasie, bindmiddel, slypwielverband, met redelike droë en nat lemme -slypomstandighede, kan die werktuig voor en agterste hoek, mespunt -passiveringswaarde en ander parameters optimaliseer, terwyl die oppervlakkwaliteit van die werktuig verbeter word.
Verskillende bindingsdiamantslypwiel het verskillende eienskappe, en verskillende slypmeganisme en effek. Die diamantsandwiel van die harsbinder is sag, slypdeeltjies is maklik om voortydig af te val, en het nie 'n hitteweerstand nie, die oppervlak word maklik vervorm deur die hitte, die slypoppervlak is geneig om merke te dra, groot grofheid; Metaalbinderdiamantmaalwiel word skerp gehou deur te slyp, goeie vormbaarheid, oppervlakte, lae oppervlakruwheid van die lemme van die lem, 'n hoër doeltreffendheid, maar die bindingsvermoë van slypdeeltjies maak die self-skerp swak, en die snyrand is maklik om 'n impak te veroorsaak, wat ernstige marginale skade veroorsaak; Keramiese bindmiddeldiamantmaalwiel het 'n matige sterkte, goeie selfuitstallingsprestasie, meer interne porieë, favfor stofverwydering en hittedissipasie, kan aanpas by 'n verskeidenheid koelmiddel, die lae maaltemperatuur, die slypwiel is minder verslete, goeie vormretensie, die akkuraatheid van die hoogste doeltreffendheid, maar die liggaam van diamondmond en bindmiddel lei tot die vorming van pits op die werktuigoppervlak. Gebruik volgens die verwerkingsmateriaal, omvattende slypdoeltreffendheid, skuurduursaamheid en oppervlakkwaliteit van die werkstuk.
Die navorsing oor die slypdoeltreffendheid fokus hoofsaaklik op die verbetering van produktiwiteit en beheerkoste. Oor die algemeen word die slypnelheid Q (PCD -verwydering per eenheidstyd) en slytasie G (verhouding van PCD -verwydering tot slypwielverlies) as evalueringskriteria gebruik.
Duitse geleerde kenter slyp PCD -instrument met konstante druk, toets: ① Verhoog die slypwielsnelheid, PDC -deeltjiegrootte en koelmiddelkonsentrasie, die slypnelheid en slytverhouding word verminder; ② Verhoog die slypende deeltjiegrootte, verhoog die konstante druk, verhoog die konsentrasie van diamant in die slypwiel, slypnelheid en slytasieverhoging; ③ Bindtipe is anders, die slyptempo en slytasieverhouding is anders. Kenter Die lemme -slypproses van PCD -instrument is stelselmatig bestudeer, maar die invloed van die lemme -slypproses is nie stelselmatig geanaliseer nie.
3. Gebruik en mislukking van PCD -snygereedskap
(1) Seleksie van werktuigknipparameters
Gedurende die eerste periode van PCD -werktuig het die skerp rand mond geleidelik geslaag, en die bewerkingsoppervlakgehalte het beter geword. Passivering kan die mikro -gaping en klein borrels wat deur die slyp van die lem gebring word, effektief verwyder, die oppervlakgehalte van die voorpunt verbeter, en terselfdertyd 'n sirkelrandradius vorm om die verwerkte oppervlak te druk en te herstel, en sodoende die oppervlakkwaliteit van die werkstuk te verbeter.
PCD-werktuigoppervlakte-frees aluminiumlegering, die snysnelheid is oor die algemeen in 4000 m / min, die gatverwerking is oor die algemeen binne 800 m / min, die verwerking van 'n hoë elastiese plastiese nie-ysterhoudende metaal moet 'n hoër draaisnelheid neem (300-1000 m / min). Voervolume word gewoonlik tussen 0,08-0,15 mm/r aanbeveel. Te groot voervolume, verhoogde snykrag, verhoogde residuele meetkundige oppervlakte van die werkstukoppervlak; Te klein voervolume, verhoogde snyhitte en verhoogde slytasie. Die snydiepte neem toe, die snykrag neem toe, die snyhitte neem toe, die lewe neem af, oormatige snydiepte kan maklik die ineenstorting van die lem veroorsaak; Klein snydiepte sal lei tot die bewerking van verharding, slytasie en selfs ineenstorting van die lem.
(2) Dra vorm
Werkwerkwerk vir werktuigverwerking, as gevolg van wrywing, hoë temperatuur en ander redes, is slytasie onvermydelik. Die slytasie van die diamantgereedskap bestaan uit drie fases: die aanvanklike vinnige slytasiefase (ook bekend as die oorgangsfase), die stabiele slytasie met 'n konstante slytasie en die daaropvolgende vinnige slytasie. Die vinnige slytasie -fase dui aan dat die werktuig nie werk nie en dat dit hergroei moet word. Die slytvorms van snygereedskap sluit kleefdrag (koue sweisdrag), diffusiesdrag, skuurdrag, oksidasie -slytasie, ens.
Anders as tradisionele werktuie, is die slytvorm van PCD -gereedskap kleefdrag, diffusiesdrag en poli -kristallyne laagskade. Onder hulle is die skade van die poli -kristallaag die hoofrede, wat gemanifesteer word as die subtiele lem ineenstort wat veroorsaak word deur eksterne impak of die verlies van kleefmiddel in PDC, wat 'n gaping vorm, wat tot fisiese meganiese skade behoort, wat kan lei tot die vermindering van die verwerking van akkuraatheid en die skroot van werkstukke. PCD -deeltjiegrootte, lemvorm, lemhoek, werkstukmateriaal en verwerkingsparameters sal die lemkrag en snykrag beïnvloed, en dan die skade van die polikristallaag veroorsaak. In ingenieurspraktyk moet die toepaslike grondstofgrootte, werktuigparameters en verwerkingsparameters volgens die verwerkingstoestande gekies word.
4. Ontwikkelingstendens van PCD -snygereedskap
Op die oomblik is die toepassingsreeks van die PCD-instrument uitgebrei van tradisionele omdraai tot boor, frees, hoëspoed-sny, en word dit tuis en in die buiteland gebruik. Die vinnige ontwikkeling van elektriese voertuie het nie net 'n impak op die tradisionele motorbedryf gebring nie, maar het ook ongekende uitdagings vir die werktuigbedryf gebring, wat die werktuigbedryf versoek om die optimalisering en innovasie te versnel.
Die wye toepassing van PCD -snygereedskap het die navorsing en ontwikkeling van snygereedskap verdiep en bevorder. Met die verdieping van navorsing word PDC -spesifikasies kleiner en kleiner, korrelverfyningskwaliteitoptimalisering, prestasie -eenvormigheid, slyptempo en slytasie is hoër en hoër, vorm en struktuurdiversifikasie. Die navorsingsaanwysings van PCD -instrumente sluit in: ① Navorsing en ontwikkel dun PCD -laag; ② Navorsing en ontwikkel nuwe PCD -gereedskapmateriaal; ③ Navorsing om PCD -instrumente beter te sweis en koste verder te verlaag; ④ Navorsing verbeter die PCD -gereedskapblad -slypproses om doeltreffendheid te verbeter; ⑤ Navorsing optimaliseer PCD -gereedskapparameters en gebruik gereedskap volgens plaaslike omstandighede; ⑥ Navorsing kies rasioneel snyparameters volgens die verwerkte materiale.
Kort opsomming
(1) PCD -werkverrigting van die werktuig, maak die tekort aan baie karbiedgereedskap; Terselfdertyd is die prys baie laer as 'n enkelkristal -diamantgereedskap, in moderne besnoeiing, 'n belowende werktuig;
(2) Volgens die tipe en werkverrigting van die verwerkte materiale, is 'n redelike seleksie van die deeltjiegrootte en parameters van PCD -instrumente, wat die uitgangspunt is van gereedskapvervaardiging en -gebruik,
(3) PCD -materiaal het 'n hoë hardheid, wat die ideale materiaal is om Mes County te sny, maar dit bring ook die moeilikheid vir die vervaardiging van werktuigvervaardiging. Wanneer u vervaardiging, om die prosesprobleme en verwerkingsbehoeftes breedvoerig te oorweeg, ten einde die beste kosteprestasie te bereik;
(4) PCD -verwerkingsmateriaal in Knife County, moet ons die snyparameters redelik kies, op grond van die aan die produkprestasie, sover moontlik om die lewensduur van die werktuig te verleng om die balans van die werklike lewensduur, produksiedoeltreffendheid en kwaliteit van die produk te bereik;
(5) Ondersoek en ontwikkel nuwe PCD -gereedskapmateriaal om sy inherente nadele te oorkom
Hierdie artikel is afkomstig van die "Superhard -materiaalnetwerk"
Postyd: MAR-25-2025
