PCD aracı, yüksek sıcaklık ve yüksek basınçlı sinterleme yoluyla polikristalin elmas bıçak ucu ve karbür matrisinden yapılmıştır. Sadece yüksek sertlik, yüksek termal iletkenlik, düşük sürtünme katsayısı, düşük termal genleşme katsayısı, metal ve metal olmayan, yüksek elastik modül ile küçük afinite, aynı zamanda sert alaşımın yüksek mukavemetini de dikkate almaya tam olarak dikkat çekemez.
Termal stabilite, darbe tokluğu ve aşınma direnci PCD'nin ana performans göstergeleridir. Çoğunlukla yüksek sıcaklık ve yüksek stres ortamında kullanıldığından, termal stabilite en önemli şeydir. Çalışma, PCD'nin termal stabilitesinin aşınma direnci ve darbe dayanıklılığı üzerinde büyük bir etkiye sahip olduğunu göstermektedir. Veriler, sıcaklık 750 ℃'den yüksek olduğunda, PCD'nin aşınma direncinin ve darbe tokluğunun genellikle% 5 -% 10 azaldığını göstermektedir.
PCD'nin kristal durumu özelliklerini belirler. Mikroyapıda, karbon atomları dört bitişik atomlu kovalent bağlar oluşturur, tetrahedral yapıyı elde eder ve daha sonra güçlü yönelim ve bağlanma kuvvetine ve yüksek sertliğe sahip atomik kristal oluşturur. PCD'nin ana performans endeksleri aşağıdaki gibidir: ① sertlik 8000 HV, 8-12 kat karbür; ② Termal iletkenlik 700W / mK, 1.5-9 kez, PCBN ve bakırdan bile daha yüksektir; ③ Sürtünme katsayısı genellikle sadece 0.1-0.3, 0.4-1'den çok karbürdür, kesme kuvvetini önemli ölçüde azaltır; ④ Termal genleşme katsayısı, termal deformasyonu azaltabilen ve işleme doğruluğunu artırabilen karbürün sadece 0.9x10-6-1.18x10-6,1 / 5'dir; ⑤ ve metalik olmayan malzemeler nodüller oluşturmaya daha az afinitedir.
Kübik bor nitrür güçlü oksidasyon direncine sahiptir ve demir içeren malzemeleri işleyebilir, ancak sertlik tek kristal elmastan daha düşüktür, işlem hızı yavaştır ve verimlilik düşüktür. Tek kristal elmas yüksek sertliğe sahiptir, ancak tokluk yetersizdir. Anizotropi, dış kuvvetin etkisi altında (111) yüzey boyunca ayrışmayı kolaylaştırır ve işleme verimliliği sınırlıdır. PCD, mikron boyutlu elmas parçacıkları tarafından belirli yollarla sentezlenen bir polimerdir. Parçacıkların düzensiz birikiminin kaotik doğası, makroskopik izotropik doğasına yol açar ve gerilme mukavemetinde yönlü ve bölünme yüzeyi yoktur. Tek kristal elmas ile karşılaştırıldığında, PCD'nin tane sınırı anizotropiyi etkili bir şekilde azaltır ve mekanik özellikleri optimize eder.
1. PCD kesme araçlarının tasarım ilkeleri
(1) PCD parçacık boyutunun makul seçimi
Teorik olarak, PCD tahılları iyileştirmeye çalışmalı ve katkı maddelerinin ürünler arasında dağılımı anizotropinin üstesinden gelmek için mümkün olduğunca tek tip olmalıdır. PCD parçacık boyutunun seçimi de işleme koşulları ile ilgilidir. Genel olarak konuşursak, yüksek mukavemet, iyi tokluk, iyi darbe direnci ve ince tahıl ile PCD, bitirme veya süper kaplama için kullanılabilir ve genel kaba işleme için pCD kaba tahıl kullanılabilir. PCD parçacık boyutu, aletin aşınma performansını önemli ölçüde etkileyebilir. İlgili literatür, hammadde tanesi büyük olduğunda, aşınma direncinin tahıl boyutunun azalmasıyla kademeli olarak arttığını, ancak tane boyutu çok küçük olduğunda, bu kuralın uygulanmadığını belirtiyor.
İlgili deneyler, ortalama partikül boyutları 10um, 5um, 2um ve 1um olan dört elmas tozu seçildi ve şu sonuçlandı: ① Hammaddenin partikül boyutunun azalması ile CO daha eşit olarak yayılıyor; ② azalması ile PCD'nin aşınma direnci ve ısı direnci yavaş yavaş azalmıştır.
(2) Blade ağız formu ve bıçak kalınlığının makul seçimi
Blade ağzı şekli esas olarak dört yapı içerir: ters kenar, künt çember, ters kenar künt daire kompozit ve keskin açı. Keskin açısal yapı kenarı keskinleştirir, kesme hızı hızlıdır, kesme kuvvetini önemli ölçüde azaltabilir ve çapak, ürünün yüzey kalitesini iyileştirebilir, düşük silikon alüminyum alaşımı ve diğer düşük sertlik, muntazam olmayan metal sonlandırma için daha uygundur. Gözlük yuvarlak yapı, blade ağzını pasifleştirebilir, R açısı oluşturabilir, orta / yüksek silikon alüminyum alaşımını işlemek için uygun olan bıçak kırılmasını etkili bir şekilde önleyebilir. Sığ kesme derinliği ve küçük bıçak besleme gibi bazı özel durumlarda, künt yuvarlak yapı tercih edilir. Ters kenar yapısı kenarları ve köşeleri artırabilir, bıçağı stabilize edebilir, ancak aynı zamanda ağır yük kesme yüksek silikon alüminyum alaşımını kesme için daha uygun olan basıncı ve kesme direncini artıracaktır.
EDM'yi kolaylaştırmak için genellikle ince bir PDC tabaka katmanı (0.3-1.0mm) ve karbür tabakası seçin, aletin toplam kalınlığı yaklaşık 28 mm'dir. Karbür tabakası, bağlanma yüzeyleri arasındaki stres farkından kaynaklanan tabakalaşmayı önlemek için çok kalın olmamalıdır.
2, PCD araç üretim süreci
PCD aracının üretim süreci, uygulama ve geliştirmenin anahtarı olan aracın kesme performansı ve servis ömrünü doğrudan belirler. PCD aracının üretim süreci Şekil 5'te gösterilmektedir.
(1) PCD kompozit tabletlerin üretimi (PDC)
① PDC'nin üretim süreci
PDC genellikle yüksek sıcaklıkta (1000-2000 ℃) ve yüksek basınçta (5-10 atm) doğal veya sentetik elmas tozu ve bağlanma maddesinden oluşur. Bağlayıcı ajan, ana bileşenler olarak TIC, SIC, FE, CO, NI vb. İle bağlanma köprüsünü oluşturur ve elmas kristali, kovalent bağ şeklinde bağlanma köprüsünün iskeletine gömülür. PDC genellikle sabit çap ve kalınlığa sahip disklere, taşlama ve cilalı ve diğer karşılık gelen fiziksel ve kimyasal tedavilere dönüştürülür. Özünde, PDC'nin ideal formu, tek kristal elmasın mükemmel fiziksel özelliklerini mümkün olduğunca korumalıdır, bu nedenle sinterleme gövdesindeki katkı maddeleri mümkün olduğunca az olmalıdır, aynı zamanda DD bağ kombinasyonu mümkün olduğunca az olmalıdır.
② Bağlayıcıların sınıflandırılması ve seçimi
Bağlayıcı, sertliğini, aşınma direncini ve termal stabilitesini doğrudan etkileyen PCD aracının termal stabilitesini etkileyen en önemli faktördür. Yaygın PCD bağlama yöntemleri: demir, kobalt, nikel ve diğer geçiş metalleri. CO ve W karışık toz, bağlanma maddesi olarak kullanıldı ve sinterleme PCD'nin kapsamlı performansı, sentez basıncı 5.5 GPa, sinterleme sıcaklığı 1450 ℃ ve 4 dakika için yalıtım olduğunda en iyisiydi. Sic, Tic, WC, TIB2 ve diğer seramik malzemeler. SIC SIC'nin termal stabilitesi CO'dan daha iyidir, ancak sertlik ve kırılma tokluğu nispeten düşüktür. Hammadde boyutunun uygun şekilde azaltılması PCD'nin sertliğini ve tokluğunu artırabilir. Ultra yüksek sıcaklıkta grafit veya diğer karbon kaynakları ve bir nano ölçekli polimer elmas (NPD) içine yakılan yüksek basınçlı yapıştırıcı yok. NPD hazırlamak için öncü olarak grafit kullanmak en zorlu koşullardır, ancak sentetik NPD en yüksek sertliğe ve en iyi mekanik özelliklere sahiptir.
③ tahılların seçimi ve kontrolü
Hammadde elmas tozu PCD'nin performansını etkileyen önemli bir faktördür. Anormal elmas parçacıklarının büyümesini ve makul sinterleme katkı maddelerini engelleyen az miktarda madde eklemek, anormal elmas parçacıklarının büyümesini engelleyebilir.
Düzgün bir yapıya sahip yüksek saf NPD, anizotropiyi etkili bir şekilde ortadan kaldırabilir ve mekanik özellikleri daha da geliştirebilir. Yüksek enerjili bilyalı taşlama yöntemi ile hazırlanan nanografit öncü tozu, yüksek sıcaklıkta ön-sinterlemede oksijen içeriğini düzenlemek için kullanıldı, grafiti 18 GPA ve 2100-2300 ℃ altındaki elmaslara dönüştürerek lamel ve granüler NPD üretti ve sertlik, lamella kalınlığının azalması ile arttı.
④ Geç Kimyasal Tedavi
Aynı sıcaklıkta (200 ° ℃) ve sürede (20H), Lewis asit-FECL3'ün kobalt çıkarma etkisi sudan önemli ölçüde daha iyi idi ve HC1'in optimal oranı 10-15g / 100ml idi. Kobalt çıkarma derinliği arttıkça PCD'nin termal stabilitesi iyileşir. Kaba taneli büyüme PCD için, güçlü asit tedavisi CO'yu tamamen ortadan kaldırabilir, ancak polimer performansı üzerinde büyük etkiye sahiptir; Sentetik polikristal yapıyı değiştirmek ve PCD'nin stabilitesini arttırmak için güçlü asit tedavisi ile birleştirilmesi için TIC ve WC eklenmesi. Şu anda, PCD malzemelerinin hazırlama süreci iyileşiyor, ürün tokluğu iyi, anizotropi büyük ölçüde iyileştirildi, ticari üretim gerçekleştirdi, ilgili endüstriler hızla gelişiyor.
(2) PCD bıçağının işlenmesi
① Kesme işlemi
PCD yüksek sertliğe, iyi aşınma direncine ve yüksek zor kesme işlemine sahiptir.
② Kaynak prosedürü
PDC ve bıçak gövdesi mekanik kelepçe, bağlanma ve lehimleme ile. Aralık, vakum aralık, vakum difüzyon kaynağı, yüksek frekanslı indüksiyon ısıtma, lazer kaynağı, vb. Dahil olmak üzere karbür matrisine PDC'ye basmaktır. Yüksek frekanslı indüksiyon ısıtma, düşük maliyetli ve yüksek getiriye sahiptir ve yaygın olarak kullanılmıştır. Kaynak kalitesi akı, kaynak alaşımı ve kaynak sıcaklığı ile ilgilidir. Kaynak sıcaklığı (genellikle 700 ° 'den düşük) en büyük etkiye sahiptir, sıcaklık çok yüksektir, PCD grafitizasyonuna neden olmak kolaydır, hatta kaynak efektini doğrudan etkileyen ve çok düşük sıcaklık yetersiz kaynak mukavemetine yol açacaktır. Kaynak sıcaklığı, yalıtım süresi ve PCD kızarıklığının derinliği ile kontrol edilebilir.
③ Bıçak öğütme işlemi
PCD araç öğütme işlemi, üretim sürecinin anahtarıdır. Genel olarak, bıçağın ve bıçağın tepe değeri 5'liktir ve ark yarıçapı 4um'dur; Ön ve arka kesme yüzeyi belirli yüzey kaplamasını sağlar ve hatta ayna gereksinimlerini karşılamak için ön kesme yüzeyi RA'yı 0.01 μ m'ye düşürür, yongaların ön bıçak yüzeyi boyunca akmasını ve bıçağı yapmayı önlemesini sağlar.
Bıçak öğütme işlemi, elmas taşlama tekerleği mekanik bıçak taşlama, elektrikli kıvılcım bıçak taşlama (EDG), metal bağlayıcı süper sert aşındırıcı öğütme tekerleği çevrimiçi elektrolitik kaplama bıçak öğütme (elid), kompozit bıçak öğütme işlemesini içerir. Bunlar arasında, elmas taşlama tekerleği mekanik bıçak taşlama en olgun, en yaygın kullanılan.
İlgili deneyler: ① Kaba partikül öğütme tekerleği ciddi bıçak çökmesine yol açar ve öğütme tekerleğinin partikül boyutu azalır ve bıçağın kalitesi daha iyi olur; ② öğütme tekerleğinin partikül boyutu, ince parçacık veya ultra ince parçacık PCD araçlarının bıçak kalitesi ile yakından ilişkilidir, ancak kaba parçacık PCD araçları üzerinde sınırlı etkiye sahiptir.
Yurtiçinde ve yurtdışında ilgili araştırmalar esas olarak bıçak taşlama mekanizması ve sürecine odaklanmaktadır. Bıçak taşlama mekanizmasında, termokimyasal çıkarma ve mekanik çıkarma baskındır ve kırılgan çıkarma ve yorgunluk giderimi nispeten küçüktür. Taşlama yaparken, farklı bağlanma maddesi elmas taşlama tekerleklerinin mukavemeti ve ısı direncine göre, taşlama tekerleğinin hızını ve salınım frekansını mümkün olduğunca iyileştirin, kırılganlık ve yorgunluk giderilmesini önleyin, termokimyasal çıkarma oranını iyileştirin ve yüzey pürüzlülüğünü azaltın. Kuru taşlamanın yüzey pürüzlülüğü düşüktür, ancak yüksek işlem sıcaklığı, yanma alet yüzeyi nedeniyle kolayca kolaydır,
Bıçak taşlama işlemi şunlara dikkat etmelidir: ① Makul bıçak taşlama işlemi parametrelerini seçin, kenar ağızını daha mükemmel hale getirebilir, ön ve arka bıçak yüzeyi daha yüksek. Bununla birlikte, yüksek taşlama kuvveti, büyük kayıp, düşük taşlama verimliliği, yüksek maliyeti de göz önünde bulundurun; ② Bağlayıcı tipi, parçacık boyutu, konsantrasyon, bağlayıcı, taşlama tekerleği pansumanı, makul kuru ve ıslak bıçak taşlama koşullarıyla, alet ön ve arka köşesini, bıçak ucu pasifasyon değerini ve diğer parametreleri optimize ederken, aletin yüzey kalitesini iyileştirirken makul öğütme tekerlek kalitesini seçin.
Farklı bağlayıcı elmas taşlama tekerleği farklı özelliklere ve farklı taşlama mekanizmasına ve etkisine sahiptir. Reçine bağlayıcı elmas kum tekerleği yumuşaktır, öğütme parçacıklarının erken düşmesi kolaydır, ısı direncine sahip değildir, yüzey ısı ile kolayca deforme olur, bıçak taşlama yüzeyi giymeye, büyük pürüzlülüğe eğilimlidir; Metal bağlayıcı elmas öğütme tekerleği, ezme, iyi biçimlendirme, yüzey açma, bıçak taşlamanın düşük yüzey pürüzlülüğü, daha yüksek verimlilik ile keskin tutulur, ancak öğütme parçacıklarının bağlanma kabiliyeti, kendi kendini keskinleştiren zayıf hale getirir ve kesme kenarının bir darbe boşluğu bırakması kolaydır, bu da ciddi marjinal hasara neden olur; Seramik bağlayıcı elmas öğütme tekerleği orta derecede mukavemete, iyi bir öz-ekskasyon performansına, daha fazla iç gözeneklere, tozların giderilmesi ve ısı dağılmasına sahiptir, çeşitli soğutma sıvısına, düşük öğütme sıcaklığına, daha az aşınmış, iyi şekil tutma, en yüksek şekil tutma, elmas taşlama ve cilt vücutunun oluşumuna yol açabilir, elmas yüzeyine yol açar. İşleme malzemelerine, kapsamlı taşlama verimliliğine, aşındırıcı dayanıklılık ve iş parçasının yüzey kalitesine göre kullanın.
Taşlama verimliliği üzerine yapılan araştırma esas olarak verimliliği ve kontrol maliyetini artırmaya odaklanmaktadır. Genel olarak, taşlama oranı Q (birim zaman başına PCD çıkarma) ve aşınma oranı G (PCD'nin çıkarılma oranı taşlama tekerlek kaybına oranı) değerlendirme kriterleri olarak kullanılır.
Alman bilgin Kenter Taşlama PCD Aracı sabit basınçlı, test: ① Taşlama tekerleği hızını, PDC partikül boyutunu ve soğutma suyu konsantrasyonunu arttırır, taşlama hızı ve aşınma oranı azalır; Taşlama Parçacık boyutunu arttırır, sabit basıncı arttırır, taşlama tekerleğindeki elmas konsantrasyonunu arttırır, taşlama oranı ve aşınma oranı artışı; ③ Bağlayıcı tipi farklıdır, taşlama oranı ve aşınma oranı farklıdır. Kenter PCD aracının bıçak taşlama işlemi sistematik olarak incelenmiştir, ancak bıçak taşlama işleminin etkisi sistematik olarak analiz edilmemiştir.
3. PCD kesme araçlarının kullanımı ve başarısızlığı
(1) Takım kesme parametrelerinin seçimi
PCD aracının ilk döneminde, keskin kenar ağzı yavaş yavaş geçti ve işleme yüzey kalitesi daha iyi hale geldi. Pasivasyon, bıçak taşlama tarafından getirilen mikro boşluğu ve küçük çapakları etkili bir şekilde giderebilir, son kenarın yüzey kalitesini iyileştirebilir ve aynı zamanda işlenen yüzeyi sıkmak ve onarmak için dairesel bir kenar yarıçapı oluşturabilir, böylece iş parçasının yüzey kalitesini artırabilir.
PCD Takım Yüzeyi Freze Alüminyum Alaşım, Kesme hızı genellikle 4000m / dakika cinsindendir, delik işlemesi genellikle 800m / dakika cinsindendir, yüksek elastik-plastik demir olmayan metalin işlenmesi daha yüksek bir dönüş hızı almalıdır (300-1000m / dakika). Besleme hacmi genellikle 0.08-0.15mm/r arasında önerilir. Çok büyük yem hacmi, artan kesme kuvveti, iş parçası yüzeyinin artan artık geometrik alanı; Çok küçük yem hacmi, artan kesme ısısı ve artan aşınma. Kesme derinliği artar, kesme kuvveti artar, kesme ısısı artar, ömür azalır, aşırı kesme derinliği kolayca bıçak çökmesine neden olabilir; Küçük kesme derinliği, sertleşmeye, aşınmaya ve hatta bıçak çökmesine yol açacaktır.
(2) aşınma formu
Takım işleme iş parçası, sürtünme, yüksek sıcaklık ve diğer nedenlerden dolayı aşınma kaçınılmazdır. Elmas aletinin aşınması üç aşamadan oluşur: ilk hızlı aşınma fazı (geçiş aşaması olarak da bilinir), sabit aşınma oranına sahip kararlı aşınma fazı ve sonraki hızlı aşınma fazı. Hızlı aşınma aşaması, aletin çalışmadığını ve yenilmeyi gerektirdiğini gösterir. Kesme aletlerinin aşınma formları arasında yapışkan aşınma (soğuk kaynak aşınması), difüzyon aşınması, aşındırıcı aşınma, oksidasyon aşınması vb.
Geleneksel araçlardan farklı olarak, PCD araçlarının aşınma formu yapışkan aşınma, difüzyon aşınması ve polikristalin tabaka hasarıdır. Bunlar arasında, polikristal tabakanın hasarı, dış etkinin neden olduğu ince bıçak çöküşü veya PDC'de yapışkan kaybının neden olduğu, işleme hassasiyetinin ve iş parçalarının hurdasının azaltılmasına yol açabilecek bir boşluk oluşturan ana nedendir. PCD parçacık boyutu, bıçak formu, bıçak açısı, iş parçası malzemesi ve işleme parametreleri bıçak bıçağı mukavemetini ve kesme kuvvetini etkileyecek ve daha sonra polikristal tabakanın hasarına neden olacaktır. Mühendislik uygulamasında, uygun hammadde parçacık boyutu, takım parametreleri ve işleme parametreleri işleme koşullarına göre seçilmelidir.
4. PCD kesme aletlerinin geliştirme eğilimi
Şu anda, PCD aracının uygulama yelpazesi geleneksel dönüşten sondaj, öğütme, yüksek hızlı kesime genişletilmiştir ve yurtiçinde ve yurtdışında yaygın olarak kullanılmaktadır. Elektrikli araçların hızlı gelişimi sadece geleneksel otomobil endüstrisine etki yaratmakla kalmadı, aynı zamanda araç endüstrisine benzeri görülmemiş zorluklar getirerek araç endüstrisini optimizasyon ve yeniliği hızlandırmaya çağırdı.
PCD kesme aletlerinin geniş uygulaması, kesme aletlerinin araştırma ve geliştirilmesini derinleştirdi ve teşvik etti. Araştırmanın derinleşmesiyle, PDC spesifikasyonları küçülüyor, tahıl arıtma kalitesi optimizasyonu, performans tekdüzeliği, taşlama oranı ve aşınma oranı daha yüksek ve daha yüksek, şekil ve yapı çeşitlendirmesi. PCD araçlarının araştırma yönleri şunları içerir: ① İnce PCD katmanını araştırın ve geliştirin; ② Yeni PCD takım materyalleri araştırın ve geliştirir; ③ PCD araçlarını daha iyi kaynaklamak ve maliyeti daha da azaltmak için araştırma yapmak; ④ Araştırma, verimliliği artırmak için PCD takım bıçağı taşlama işlemini geliştirir; ⑤ Araştırma, PCD araç parametrelerini optimize eder ve araçlar yerel koşullara göre kullanır; ⑥ Araştırma, işlenmiş malzemelere göre kesme parametrelerini rasyonel olarak seçer.
kısa özet
(1) PCD takım kesme performansı, birçok karbür aracının sıkıntısını telafi etmek; Aynı zamanda, fiyat modern kesimde tek kristal elmas aletinden çok daha düşüktür, umut verici bir araçtır;
(2) İşlenmiş malzemelerin tipine ve performansına göre, araç üretimi ve kullanımının öncüsü olan PCD araçlarının partikül boyutunun ve parametrelerinin makul bir seçimi,
(3) PCD malzemesi yüksek sertliğe sahiptir, bu da Kesme Kesme İlçesi için ideal bir malzeme, ancak aynı zamanda alet üretimini kesme zorluğunu da getirir. İmalat yaparken, en iyi maliyet performansını elde etmek için süreç zorluğunu ve işleme ihtiyaçlarını kapsamlı bir şekilde dikkate almak;
(4) PCD İşleme Malzemeleri Knife County'de, ürün performansını karşılamak temelinde, araç ömrü, üretim verimliliği ve ürün kalitesi dengesini elde etmek için aletin hizmet ömrünü genişletmek için makul bir şekilde seçmeliyiz;
(5) İçsel dezavantajlarının üstesinden gelmek için yeni PCD takım materyalleri araştırın ve geliştirin
Bu makale "Superhard Malzeme Ağı"
Gönderme Zamanı: Mar-25-2025
