PCD rīks ir izgatavots no polikristāliska dimanta naža gala un karbīda matricas caur augstu temperatūru un augsta spiediena saķepināšanu. Tas var ne tikai pilnīgu spēli augstas cietības, augstas siltumvadītspējas, zemas berzes koeficienta, zemas termiskās izplešanās koeficienta, mazas afinitātes ar metālu un nemetālu, augstas elastības moduļa priekšrocībām, tas nav, nav arī izotropisks, bet arī ņemt vērā cietā sakausējuma lielo stiprību.
Termiskā stabilitāte, izturība pret triecieniem un nodiluma izturība ir galvenie PCD veiktspējas rādītāji. Tā kā to galvenokārt izmanto augstā temperatūrā un augsta stresa vidē, vissvarīgākā ir termiskā stabilitāte. Pētījums parāda, ka PCD termiskā stabilitāte ļoti ietekmē tā nodiluma izturību un izturību pret izturību. Dati rāda, ka tad, kad temperatūra ir augstāka par 750 ℃, nodiluma pretestība un PCD izturība parasti samazinās par 5% -10%.
PCD kristāla stāvoklis nosaka tā īpašības. Mikrostruktūrā oglekļa atomi veido kovalentas saites ar četriem blakus esošajiem atomiem, iegūst tetraedrisko struktūru un pēc tam veido atomu kristālu, kam ir spēcīga orientācija un saistīšanās spēks, kā arī augsta cietība. Galvenie PCD veiktspējas indeksi ir šādi: ① Cietība var sasniegt 8000 HV, 8–12 reizes karbīda; ② Siltumvadītspēja ir 700 W / mk, 1,5-9 reizes, pat augstāka nekā PCBN un vara; ③ Berzes koeficients parasti ir tikai 0,1-0,3, kas ir daudz mazāks par 0,4-1 karbīda, ievērojami samazinot griešanas spēku; ④ Termiskās izplešanās koeficients ir tikai 0,9x10-6-1,18x10-6,1 / 5 no karbīda, kas var samazināt termisko deformāciju un uzlabot apstrādes precizitāti; ⑤ un nemetāliski materiāli ir mazāka afinitāte, lai veidotu mezgliņus.
Kubiskajam bora nitrīdam ir spēcīga izturība pret oksidāciju un tas var apstrādāt dzelzi saturošus materiālus, bet cietība ir zemāka par viena kristāla dimantu, apstrādes ātrums ir lēns un efektivitāte ir zema. Viena kristāla dimantam ir liela cietība, bet izturība nav pietiekama. Anizotropija ļauj viegli atdalīt (111) virsmu ārējā spēka ietekmē, un apstrādes efektivitāte ir ierobežota. PCD ir polimērs, ko ar noteiktiem līdzekļiem sintezē mikronu izmēra dimanta daļiņas. Daļiņu nesakārtotās uzkrāšanās haotiskais raksturs noved pie tā makroskopiskā izotropiskā rakstura, un stiepes izturībā nav virziena un šķelšanās virsmas. Salīdzinot ar viena kristāla dimantu, PCD graudu robeža efektīvi samazina anizotropiju un optimizē mehāniskās īpašības.
1. PCD griešanas rīku projektēšanas principi
(1) Saprātīga PCD daļiņu izmēra izvēle
Teorētiski PCD jācenšas pilnveidot graudus, un piedevu sadalījumam starp produktiem jābūt pēc iespējas vienveidīgākam, lai pārvarētu anizotropiju. PCD daļiņu lieluma izvēle ir saistīta arī ar apstrādes apstākļiem. Vispārīgi runājot, PCD ar augstu izturību, labu izturību, labu izturību pret triecieniem un smalkiem graudiem var izmantot apdarei vai super apdarei, un rupju graudu PCD var izmantot vispārējai neapstrādātai apstrādei. PCD daļiņu lielums var ievērojami ietekmēt instrumenta nodiluma veiktspēju. Attiecīgā literatūra norāda, ka tad, kad izejvielu graudi ir lieli, nodiluma izturība pakāpeniski palielinās, samazinoties graudu lielumam, bet, ja graudu lielums ir ļoti mazs, šis noteikums nav piemērojams.
Saistītie eksperimenti atlasīja četrus dimanta pulveri ar vidējo daļiņu izmēru 10um, 5um, 2um un 1um, un tika secināts, ka: ① Samazinoties izejvielu daļiņu lielumam, CO difuzē vienmērīgāk; Samazinoties ②, PCD nodiluma izturība un karstuma izturība pakāpeniski samazinājās.
(2) Saprātīga asmeņu mutes formas un asmeņu biezuma izvēle
Lāpstiņas mutes forma galvenokārt ietver četras struktūras: apgriezta mala, neass aplis, apgriezta mala, neass aplis kompozīts un ass leņķis. Asās leņķiskā struktūra padara malu asu, griešanas ātrums ir ātrs, var ievērojami samazināt griešanas spēku un burr, uzlabot produkta virsmas kvalitāti, ir piemērotāks zema silīcija alumīnija sakausējuma un cita zema cietības, vienveidīga nederīga metāla apdarei. Nelikumīgā apaļa struktūra var pasivēt asmeņa muti, veidojot R leņķi, efektīvi novēršot asmeņu sadalīšanos, kas piemērota barotnes / augsta silīcija alumīnija sakausējuma apstrādei. Dažos īpašos gadījumos, piemēram, seklā griešanas dziļumā un nelielā nažu barošanā, priekšroka tiek dota neasai apaļai struktūrai. Apgrieztā malas struktūra var palielināt malas un stūrus, stabilizēt asmeni, bet tajā pašā laikā palielinās spiedienu un griešanas pretestību, kas ir piemērotāka smagas slodzes griešanai augsta silīcija alumīnija sakausējumā.
Lai atvieglotu EDM, parasti izvēlieties plānu PDC lokšņu slāni (0,3–1,0 mm), kā arī karbīda slāni, kopējais instrumenta biezums ir aptuveni 28 mm. Karbīda slānim nevajadzētu būt pārāk biezam, lai izvairītos no stratifikācijas, ko izraisa sprieguma starpība starp savienojošajām virsmām
2, PCD rīku ražošanas process
PCD rīka ražošanas process tieši nosaka rīka griešanas veiktspēju un kalpošanas laiku, kas ir tā pielietojuma un attīstības atslēga. PCD rīka ražošanas process ir parādīts 5. attēlā.
(1) PCD kompozītmateriālu ražošana (PDC)
① PDC ražošanas process
PDC parasti sastāv no dabiskā vai sintētiskā dimanta pulvera un saistīšanas līdzekļa augstā temperatūrā (1000–2000 ℃) un augsta spiediena (5–10 atm). Saistošais līdzeklis veido saistošo tiltu ar TIC, Sic, Fe, Co, Ni utt. Kā galvenās sastāvdaļas, un dimanta kristāls ir iestrādāts saistošā tilta skeletā kovalentās saites veidā. PDC parasti tiek izgatavots diskos ar fiksētu diametru un biezumu, kā arī slīpēšanu un slīpētu un citu atbilstošu fizisko un ķīmisko apstrādi. Būtībā ideālajai PDC formai, cik vien iespējams, jāsaglabā lieliskās viena kristāla dimanta fiziskās īpašības, tāpēc piedevām saķepināšanas ķermenī jābūt pēc iespējas mazāk, vienlaikus pēc iespējas vairāk daļiņu DD saites kombinācijai,
② Saistvielu klasifikācija un izvēle
Saistviela ir vissvarīgākais faktors, kas ietekmē PCD rīka termisko stabilitāti, kas tieši ietekmē tā cietību, nodiluma izturību un termisko stabilitāti. Parastās PCD savienošanas metodes ir: dzelzs, kobalta, niķeļa un citi pārejas metāli. CO un W jauktais pulveris tika izmantots kā savienojošais līdzeklis, un visaptverošā PCD visaptverošā veiktspēja bija vislabākā, ja sintēzes spiediens bija 5,5 GPa, saķepināšanas temperatūra bija 1450 ℃ un izolācija 4min. SiC, TIC, WC, TIB2 un citi keramikas materiāli. Sic SiC termiskā stabilitāte ir labāka nekā CO, bet cietības un lūzuma izturība ir salīdzinoši zema. Atbilstoša izejvielu lieluma samazināšana var uzlabot PCD cietību un izturību. Nav līmes, ar grafīta vai citiem oglekļa avotiem īpaši augstā temperatūrā un augsta spiediena, kas sadedzināts nanomēroga polimēra dimantā (NPD). Grafīta izmantošana kā priekštecis NPD sagatavošanai ir visprasīgākie apstākļi, taču sintētiskajam NPD ir visaugstākā cietība un labākās mehāniskās īpašības.
③ graudu atlase un kontrole
Izejvielu dimanta pulveris ir galvenais faktors, kas ietekmē PCD veiktspēju. Dimanta mikropowderas pirmapstrāde, pievienojot nelielu daudzumu vielu, kas kavē patoloģiskas dimanta daļiņu augšanu un saprātīgu saķepināšanas piedevu izvēli var kavēt patoloģisku dimanta daļiņu augšanu.
Augsts tīrs NPD ar vienotu struktūru var efektīvi novērst anizotropiju un vēl vairāk uzlabot mehāniskās īpašības. Nanogrāfu prekursoru pulveris, kas sagatavots ar augstas enerģijas lodīšu slīpēšanas metodi, tika izmantots, lai regulētu skābekļa saturu augstā temperatūrā pirms interpretācijas, pārveidojot grafītu dimantā zem 18 GPA un 2100-2300 ℃, radot lamellu un granulētu NPD, un cietība palielinājās, samazinoties lamella biezumam.
④ Vēlā ķīmiskā apstrāde
Tajā pašā temperatūrā (200 ° ℃) un laiku (20h) kobalta noņemšanas efekts Lūisa skābes-feCl3 bija ievērojami labāks nekā ūdens, un optimālā HCl attiecība bija 10–15 g / 100 ml. PCD termiskā stabilitāte uzlabojas, palielinoties kobalta noņemšanas dziļumam. Rupju graudainu augšanas PCD spēcīga skābes apstrāde var pilnībā noņemt CO, bet tai ir liela ietekme uz polimēra veiktspēju; TIC un WC pievienošana, lai mainītu sintētisko polikristāla struktūru un apvienotu ar spēcīgu skābes apstrādi, lai uzlabotu PCD stabilitāti. Pašlaik uzlabojas PCD materiālu sagatavošanas process, izturība pret produktu ir laba, anizotropija ir ievērojami uzlabojusies, ir realizējusi komerciālu ražošanu, saistītās nozares strauji attīstās.
(2) PCD asmens apstrāde
① griešanas process
PCD ir augsta cietība, laba nodiluma izturība un augsts grūts griešanas process.
② Metināšanas procedūra
PDC un naža korpuss ar mehānisku skavu, savienošanu un cietlodēšanu. Sazarošana ir nospiest PDC uz karbīda matricas, ieskaitot vakuuma cietlodēšanu, vakuuma difūzijas metināšanu, augstfrekvences indukcijas apkures cietlodēšanu, lāzera metināšanu utt. Augstas frekvences indukcijas apkures cietlodēšana ir zemas izmaksas un augsta atdeve, un tā ir plaši izmantota. Metināšanas kvalitāte ir saistīta ar plūsmu, metināšanas sakausējumu un metināšanas temperatūru. Metināšanas temperatūrai (parasti zemāk par 700 ° ℃) ir vislielākā ietekme, temperatūra ir pārāk augsta, viegli izraisāma PCD grafitizācija vai pat "pārkausēšana", kas tieši ietekmē metināšanas efektu, un pārāk zema temperatūra izraisīs nepietiekamu metināšanas stiprību. Metināšanas temperatūru var kontrolēt ar izolācijas laiku un PCD apsārtuma dziļumu.
③ Lāpstiņu slīpēšanas process
PCD rīka slīpēšanas process ir ražošanas procesa atslēga. Parasti asmens un asmens maksimālā vērtība ir 5um, un loka rādiuss ir 4um; Priekšējā un aizmugurējā griešanas virsma nodrošina noteiktu virsmas apdari un pat samazina priekšējo griešanas virsmas RA līdz 0,01 μm, lai izpildītu spoguļa prasības, liek mikroshēmām plūst gar priekšējo naža virsmu un novērstu pielipšanas nazi.
Lāpstiņu slīpēšanas process ietver dimantu slīpēšanas riteņu mehānisko asmeni slīpēšanu, elektrisko dzirksteles asmeņu slīpēšanu (EDG), metāla saistviela super cieto abrazīvo slīpēšanas riteni tiešsaistes elektrolītiskā apdares asmeņu slīpēšana (Elid), kompozītmateriāla asmeņu slīpēšanas apstrāde. Starp tiem dimanta slīpēšanas riteņu mehāniskā asmeņa slīpēšana ir nobriedušākā, visplašāk izmantotā.
Saistītie eksperimenti: ① Rupja daļiņu slīpēšanas ritenis izraisīs nopietnu asmeņu sabrukumu, un slīpēšanas riteņa daļiņu lielums samazinās, un asmens kvalitāte kļūst labāka; ② Sasalināšanas riteņa daļiņu izmērs ir cieši saistīts ar smalkās daļiņu vai ultrafinālo daļiņu PCD instrumentu asmeņu kvalitāti, bet tam ir ierobežota ietekme uz rupjiem daļiņu PCD rīkiem.
Saistītie pētījumi mājās un ārzemēs galvenokārt ir vērsti uz asmeņu slīpēšanas mehānismu un procesu. Lāpstiņu slīpēšanas mehānismā dominējošie ir termoķīmiskā noņemšana un mehāniskā noņemšana, un trausla noņemšana un noguruma noņemšana ir salīdzinoši maza. Sasmalcinot, atbilstoši dažādu saistošo vielu dimanta slīpēšanas riteņu stiprībai un karstumam un karstuma izturībai, pēc iespējas uzlabojiet slīpēšanas riteņa ātrumu un šūpoles frekvenci, izvairieties no trausluma un noguruma noņemšanas, uzlabojiet termoķīmiskās noņemšanas proporciju un samazina virsmas nelīdzenumu. Sausas slīpēšanas virsmas raupjums ir zems, bet viegli, pateicoties augstai apstrādes temperatūrai, sadedzināšanas instrumenta virsmai,
Lāpstiņu slīpēšanas procesam jāpievērš uzmanība: ① Izvēlieties saprātīgus asmeņu slīpēšanas procesa parametrus, var padarīt malas mutes kvalitāti izcilāku, priekšējo un aizmugurējo asmeņu virsmas apdari augstāku. Tomēr apsveriet arī augstu slīpēšanas spēku, lielus zaudējumus, zemu slīpēšanas efektivitāti, augstas izmaksas; ② Atlasiet saprātīgu slīpēšanas riteņa kvalitāti, ieskaitot saistvielas veidu, daļiņu lielumu, koncentrāciju, saistvielu, slīpēšanas riteņu pārsēju ar saprātīgiem sausa un mitra asmeņa slīpēšanas apstākļiem, var optimizēt instrumenta priekšējo un aizmugurējo stūri, naža gala vērtību un citus parametrus, vienlaikus uzlabojot instrumenta virsmas kvalitāti.
Dažādai saistošam dimanta slīpēšanai ir atšķirīgas īpašības, kā arī atšķirīgs slīpēšanas mehānisms un efekts. Sveķu saistvielas dimanta smilšu ritenis ir mīksts, slīpēšanas daļiņas ir viegli nokrist priekšlaicīgi, ja tai nav karstuma pretestības, virsmu viegli deformē ar karstumu, asmeņu slīpēšanas virsmai ir tendence valkāt zīmes, lielu nelīdzenumu; Metāla saistvielas dimanta slīpēšanas ritenis tiek turēts asi, sasmalcinot sasmalcināšanu, labu formējamību, virsmu, zemu asmeņu slīpēšanas raupjumu virsmas raupjumā, augstāka efektivitāte, tomēr sasmalcināšanas daļiņu saistīšanās spēja padara pašsakcijas sliktu, un griešanas mala ir viegli atstājusi trieciena spraugu, izraisot nopietnu marginālu bojājumu; Keramikas saistvielu dimanta slīpēšanas ritenim ir mērena izturība, laba pašizpratnes veiktspēja, vairāk iekšējo poras, favfor putekļu noņemšana un karstuma izkliedēšana, var pielāgoties dažādiem dzesēšanas šķidruma, zemas slīpēšanas temperatūras, slīpēšanas ritenis ir mazāk nēsāts, laba formas aizture, kas ir augstākā efektivitātes precizitāte, tomēr dimanta virsmas formas formāts. Izmantojiet saskaņā ar apstrādes materiāliem, visaptverošu slīpēšanas efektivitāti, sagataves abrazīvu izturību un virsmas kvalitāti.
Pētījums par slīpēšanas efektivitāti galvenokārt ir vērsts uz produktivitātes un kontroles izmaksu uzlabošanu. Parasti kā novērtēšanas kritēriju izmanto slīpēšanas ātrumu Q (PCD noņemšana uz laiku) un nodiluma attiecība G (PCD noņemšanas attiecība pret slīpēšanas riteņa zudumu).
Vācu zinātnieks Kenters slīpēšanas PCD rīks ar nemainīgu spiedienu, tests: ① palielina slīpēšanas riteņa ātrumu, PDC daļiņu izmēru un dzesēšanas šķidruma koncentrāciju, slīpēšanas ātrumu un nodiluma attiecību ir samazināts; ② palielina slīpēšanas daļiņu lielumu, palielina nemainīgu spiedienu, palielina dimanta koncentrāciju slīpēšanas ritenī, slīpēšanas ātrumu un nodiluma attiecību palielināšanos; ③ Binder tips ir atšķirīgs, slīpēšanas ātrums un nodiluma attiecība ir atšķirīga. Kenters PCD rīka asmeņu slīpēšanas process tika sistemātiski pētīts, bet asmeņu slīpēšanas procesa ietekme sistemātiski netika analizēta.
3. PCD griešanas rīku izmantošana un kļūme
(1) Instrumentu griešanas parametru izvēle
Sākotnējā PCD rīka periodā asās malas mute pakāpeniski gāja garām, un apstrādes virsmas kvalitāte kļuva labāka. Pasivēšana var efektīvi noņemt mikro spraugu un mazus lāpstiņas, ko rada asmens slīpēšana, uzlabot griešanas malas virsmas kvalitāti un vienlaikus veidot apļveida malas rādiusu, lai izspiestu un labotu apstrādāto virsmu, tādējādi uzlabojot sagataves virsmas kvalitāti.
PCD instrumenta virsmas frēzēšanas alumīnija sakausējums, griešanas ātrums parasti ir 4000 m / min, caurumu apstrāde parasti ir 800 m / min, augsta elastīgas un plastmasas nederīgajam metālam jābūt lielākam pagrieziena ātrumam (300–1000 m / min). Padeves tilpums parasti ir ieteicams no 0,08-0,15 mm/r. Pārāk liels barības tilpums, palielināts griešanas spēks, palielināts sagataves virsmas ģeometriskais laukums; Pārāk mazs padeves tilpums, palielināts griešanas karstums un palielināts nodilums. Griešanas dziļums palielinās, palielinās griešanas spēks, palielinās griešanas siltums, samazinās kalpošanas laiks, pārmērīgs griešanas dziļums var viegli izraisīt asmeņu sabrukumu; Neliels griešanas dziļums novedīs pie apstrādes sacietēšanas, nodiluma un pat asmeņu sabrukšanas.
(2) Nodiluma forma
Instrumentu apstrādes sagatave berzes, augstas temperatūras un citu iemeslu dēļ nodilums ir neizbēgams. Dimanta instrumenta nodilums sastāv no trim posmiem: sākotnējā ātrās nodiluma fāzes (pazīstama arī kā pārejas fāze), stabilas nodiluma fāzes ar pastāvīgu nodiluma ātrumu un sekojošo ātrās nodiluma fāzi. Ātrā nodiluma fāze norāda, ka rīks nedarbojas un prasa atkārtotu atkārtošanu. Griešanas instrumentu nodiluma formas ietver līmes nodilumu (aukstas metināšanas nodilums), difūzijas nodilumu, abrazīvu nodilumu, oksidācijas nodilumu utt.
Atšķirībā no tradicionālajiem instrumentiem PCD rīku nodiluma forma ir līmējoša nodiluma, difūzijas nodiluma un polikristāliskā slāņa bojājumi. Starp tiem galvenais iemesls ir polikristāla slāņa bojājumi, kas izpaužas kā smalks asmeņu sabrukums, ko izraisa ārēja trieciena vai līmes zudums PDC, veidojot plaisu, kas pieder fiziskiem mehāniskiem bojājumiem, kas var izraisīt apstrādes precizitātes samazināšanu un darba punktu lūžņus. PCD daļiņu lielums, asmeņu forma, asmeņa leņķis, sagataves materiāls un apstrādes parametri ietekmēs asmeni asmeni un griešanas spēku un pēc tam nodarīs polikristāla slāņa bojājumus. Inženierzinātņu praksē atbilstoši izejvielu daļiņu lielumam, instrumenta parametriem un apstrādes parametriem jāizvēlas saskaņā ar apstrādes apstākļiem.
4. PCD griešanas rīku attīstības tendence
Pašlaik PCD rīka lietojumprogrammu diapazons ir paplašināts no tradicionālās pagrieziena līdz urbšanai, frēzēšanai, ātrgaitas griešanai, un tas ir plaši izmantots mājās un ārzemēs. Straujā elektrisko transportlīdzekļu attīstība ir ne tikai ietekmējusi tradicionālo automašīnu nozari, bet arī izraisījusi nepieredzētus izaicinājumus instrumentu nozarei, mudinot instrumentu nozari paātrināt optimizāciju un jauninājumus.
Plaša PCD griešanas rīku pielietošana ir padziļinājusi un veicinājusi griešanas rīku izpēti un attīstību. Ar pētījumu padziļināšanu PDC specifikācijas kļūst arvien mazākas, graudu uzlabošanas kvalitātes optimizācija, veiktspējas vienveidība, slīpēšanas ātrums un nodiluma attiecība ir augstāka un augstāka, formas un struktūras diversifikācija. PCD rīku pētījumu virzieni ietver: ① izpētīt un attīstīt plānu PCD slāni; ② Izpētiet un izstrādā jaunus PCD rīku materiālus; ③ Pētījumi, lai labāk metinātu PCD rīkus un turpinātu samazināt izmaksas; ④ Pētījums uzlabo PCD rīka asmeņu slīpēšanas procesu, lai uzlabotu efektivitāti; ⑤ Pētījumi optimizē PCD rīka parametrus un izmanto rīkus atbilstoši vietējiem apstākļiem; ⑥ Pētījumi racionāli izvēlas griešanas parametrus atbilstoši apstrādātajiem materiāliem.
īss kopsavilkums
(1) PCD rīku griešanas veiktspēja, kompensē daudzu karbīda rīku trūkumu; Tajā pašā laikā cena ir daudz zemāka nekā viena kristāla dimanta rīks, kas mūsdienās griešanā, ir daudzsološs rīks;
(2) Saskaņā ar apstrādāto materiālu veidu un veiktspēju, saprātīgu PCD rīku daļiņu lieluma un parametru izvēli, kas ir instrumentu ražošanas un lietošanas priekšnoteikums,
(3) PCD materiālam ir augsta cietība, kas ir ideāls materiāls Knife County griešanai, bet tas arī sagādā grūtības sagriešanas instrumentu ražošanai. Ražošanas laikā, lai visaptveroši apsvērtu procesa grūtības un apstrādes vajadzības, lai sasniegtu vislabāko izmaksu veiktspēju;
(4) PCD pārstrādes materiāli Knife County, pamatojoties uz produkta veiktspējas izpildes sasniegšanu, mums būtu pamatoti jāizvēlas griešanas parametri, lai pagarinātu instrumenta kalpošanas laiku, lai sasniegtu instrumenta darbības, ražošanas efektivitātes un produkta kvalitātes līdzsvaru;
(5) Izpētiet un izstrādājiet jaunus PCD rīku materiālus, lai pārvarētu tās raksturīgos trūkumus
Šis raksts ir iegūts no "Superhard materiālu tīkls"
Pasta laiks: 2012. gada marts
