Інструмент PCD выраблены з полікрышталічнага наканечніка алмаза і карбіднай матрыцы праз высокую тэмпературу і спяканне высокага ціску. Гэта можа не толькі даць поўную гульню пераваг высокай цвёрдасці, высокай цеплаправоднасці, каэфіцыента нізкага трэння, нізкага каэфіцыента цеплавога пашырэння, невялікай блізкасці металу і неметалічнага, высокага эластычнага модуля, без расшчаплення паверхні, ізатропнай, але таксама ўлічваючы высокую трываласць цвёрдага сплаву.
Цеплавая стабільнасць, трываласць і зносаўстойлівасць - асноўныя паказчыкі эфектыўнасці PCD. Паколькі ён у асноўным выкарыстоўваецца ў высокай тэмпературнай і высокай стрэсавай асяроддзі, цеплавая ўстойлівасць - самае галоўнае. Даследаванне паказвае, што цеплавая стабільнасць PCD аказвае вялікі ўплыў на яго зносаўстойлівасць і трываласць. Дадзеныя паказваюць, што, калі тэмпература перавышае 750 ℃, то трываласць зносу і ўздзеянне на PCD звычайна памяншаюцца на 5% -10%.
Крыштальны стан PCD вызначае яго ўласцівасці. У мікраструктуры атамы вугляроду ўтвараюць кавалентныя сувязі з чатырма суседнімі атамамі, атрымліваюць чатырохгранную структуру, а затым утвараюць атамны крышталь, які мае моцную арыентацыю і сілу звязвання і высокую цвёрдасць. Асноўныя паказчыкі прадукцыйнасці PCD наступныя: ① цвёрдасць можа дасягаць 8000 HV, у 8-12 разоў карбіду; ② Цеплаправоднасць складае 700 Вт / мк, у 1,5-9 разы, нават вышэй, чым PCBN і медзь; ③ Каэфіцыент трэння звычайна складае ўсяго 0,1-0,3, што значна менш 0,4-1 карбіду, што значна зніжае рэжучую сілу; Каэфіцыент цеплавога пашырэння складае ўсяго 0,9x10-6-1.18x10-6,1 / 5 карбіду, што можа паменшыць цеплавую дэфармацыю і павысіць дакладнасць апрацоўкі; ⑤ і неметалічныя матэрыялы менш прыхільнасці да ўтварэння вузельчыкаў.
Кубічны нітрыд бору валодае моцнай устойлівасцю да акіслення і можа апрацоўваць матэрыялы, якія змяшчаюць жалеза, але цвёрдасць ніжэй, чым у адзінкавым крышталічным алмазе, хуткасць апрацоўкі павольная, а эфектыўнасць нізкая. У дыстанцыі крыштальнага алмаза мае вялікую цвёрдасць, але трываласць недастатковая. Анізатропія палягчае дысацыяцыю ўздоўж (111) паверхні пад уздзеяннем знешняй сілы, а эфектыўнасць апрацоўкі абмежаваная. PCD-гэта палімер, сінтэзаваны з дапамогай алмазных часціц памерам з мікрон. Хаатычны характар неўпарадкаванага назапашвання часціц прыводзіць да яго макраскапічнага ізатропнага характару, і ў трываласці на расцяжэнне не існуе накіраванай і расшчаплення. У параўнанні з аднакрыштальным алмазам, мяжа збожжа эфектыўна зніжае анізатропію і аптымізуе механічныя ўласцівасці.
1. Прынцыпы дызайну інструментаў рэзкі PCD
(1) Разумны выбар памеру часціц PCD
Тэарэтычна PCD павінен паспрабаваць удакладніць збожжа, а размеркаванне дабавак паміж прадуктамі павінна быць максімальна раўнамернай для пераадолення анізатропіі. Выбар памеру часціц PCD таксама звязаны з умовамі апрацоўкі. Наогул кажучы, PCD з высокай трываласцю, добрай трываласцю, добрай устойлівасцю да ўздзеяння і дробным зернем можа быць выкарыстаны для аздаблення або супер аздаблення, а PCD з грубага збожжа можа быць выкарыстаны для агульнай грубай апрацоўкі. Памер часціц PCD можа істотна паўплываць на прадукцыйнасць зносу інструмента. У адпаведнай літаратуры адзначаецца, што, калі сыравіну вялікае, зносьванне паступова павялічваецца са зніжэннем памеру збожжа, але калі памер збожжа вельмі невялікі, гэта правіла не прымяняецца.
Звязаныя эксперыменты выбралі чатыры алмазныя парашок з сярэднім памерам часціц 10um, 5um, 2um і 1um, і было зроблена выснова, што: ① са зніжэннем памеру часціц сыравіны, CO больш раўнамерна; са зніжэннем ②, знос і цеплавая ўстойлівасць PCD паступова памяншаюцца.
(2) Разумны выбар формы рота ляза і таўшчыня ляза
Форма рота ляза ў асноўным ўключае чатыры канструкцыі: перавернуты край, тупы круг, перавернуты краёвы тупым кругам кампазіта і востры кут. Рэзкая вуглавая структура робіць край рэзкай, хуткасць рэзкі хутка, можа значна паменшыць сілу рэзкі і задзіранне, палепшыць якасць паверхні прадукту, больш падыходзіць для алюмініевага сплаву з нізкім утрыманнем крэмнію і іншых нізкіх цвёрдасці, раўнамернай аздаблення металу. Тупая круглая канструкцыя можа пасіваваць рот ляза, утвараючы r кут, эфектыўна прадухіляе разбурэнне ляза, прыдатны для апрацоўкі сярэдняга / высокага крэмнійнага алюмініевага сплаву. У некаторых асаблівых выпадках, напрыклад, дробнай глыбіні рэзкі і невялікай кармлення нажа, пераважней тупая круглая структура. Перавернутая структура краю можа павялічыць краю і куты, стабілізаваць лязо, але ў той жа час павялічыць ціск і рэжучы супраціў, больш прыдатны для моцнай нагрузкі, які выразае высокі крэмнійны алюмініевы сплаў.
Для таго, каб палегчыць EDM, звычайна выбірайце тонкі пласт ліста PDC (0,3-1,0 мм), а таксама карбідны пласт, агульная таўшчыня інструмента складае каля 28 мм. Карбідны пласт не павінен быць занадта тоўстым, каб пазбегнуць стратыфікацыі, выкліканай розніцай напружання паміж паверхнямі злучэння
2, працэс вытворчасці інструментаў PCD
Працэс вытворчасці інструмента PCD непасрэдна вызначае прадукцыйнасць рэзкі і тэрмін службы інструмента, які з'яўляецца ключом да яго прымянення і распрацоўкі. Працэс вытворчасці інструмента PCD паказаны на малюнку 5.
(1) Вытворчасць кампазітных таблетак PCD (PDC)
① Працэс вытворчасці PDC
PDC звычайна складаецца з натуральнага або сінтэтычнага алмазнага парашка і звязвання пры высокай тэмпературы (1000-2000 ℃) і высокага ціску (5-10 атм). Звязвае сродак утварае звязвае мост з TIC, SIC, Fe, Co, Ni і г.д., як асноўныя кампаненты, а дыяментальны крышталь убудаваны ў шкілет звязваючага моста ў выглядзе кавалентнай сувязі. PDC звычайна вырабляецца ў дыскі з фіксаваным дыяметрам і таўшчынёй, а таксама шліфавальным і паліраваным, а таксама іншымі адпаведнымі фізічнымі і хімічнымі працэдурамі. Па сутнасці, ідэальная форма PDC павінна захаваць выдатныя фізічныя характарыстыкі дызальтальнага алмаза, такім чынам
② Класіфікацыя і выбар злучных
Злучнае - гэта найважнейшы фактар, які ўплывае на цеплавую ўстойлівасць інструмента PCD, што непасрэдна ўплывае на яго цвёрдасць, зносаўстойлівасць і цеплавую ўстойлівасць. Агульныя метады злучэння PCD: жалеза, кобальт, нікель і іншыя пераходныя металы. У якасці злучальнага агента выкарыстоўваўся CO і W змешаны парашок, а комплексная прадукцыйнасць спекання PCD была лепш за ўсё, калі ціск сінтэзу складаў 5,5 ГПа, тэмпература спякання была 1450 ℃, а ізаляцыя на 4 мін. SIC, TIC, WC, TIB2 і іншыя керамічныя матэрыялы. SIC Цеплавая ўстойлівасць SIC лепш, чым у CO, але цвёрдасць і трываласць пералому адносна нізкая. Адпаведнае памяншэнне памеру сыравіны можа палепшыць цвёрдасць і трываласць PCD. Ніякага клей, з графітам ці іншымі крыніцамі вугляроду ў звышвысокай тэмпературы і высокім ціску спальваюцца ў нанамаштабным палімерным алмазе (NPD). Выкарыстанне графіту ў якасці папярэдніка для падрыхтоўкі NPD з'яўляецца найбольш патрабавальнымі ўмовамі, але сінтэтычны NPD мае найбольшую цвёрдасць і лепшыя механічныя ўласцівасці.
Выбар і кантроль ③ збожжавых
Алмазны парашок сыравіны з'яўляецца ключавым фактарам, які ўплывае на прадукцыйнасць PCD. Папярэдняя апрацоўка алмазнай мікрапаліты, даданне невялікай колькасці рэчываў, якія перашкаджаюць росту анамальных алмазных часціц, а разумны выбар дабавак з спеканнямі можа перашкаджаць росту анамальных алмазных часціц.
Высокі чысты NPD з раўнамернай структурай можа эфектыўна ліквідаваць анізатропію і яшчэ больш палепшыць механічныя ўласцівасці. Парашок папярэдніка нанаграфіта, падрыхтаваны метадам шліфавання з высокаэнергетычным шарыкам, быў выкарыстаны для рэгулявання ўтрымання кіслароду пры высокай тэмпературы, пераўтвараючы графіт у алмаз пад 18 ГПа і 2100-2300 ℃, ствараючы ламелу і грануляваную NPD, а цвёрдасць павялічваецца са зніжэннем таўшчыні ламелы.
④ Позняе хімічнае лячэнне
Пры той жа тэмпературы (200 ° ℃) і часу (20 гадзін) эфект выдалення кобальту Lewis Acid-FeCl3 быў значна лепш, чым у вады, а аптымальнае стаўленне HCl склала 10-15 г / 100 мл. Цеплавая ўстойлівасць PCD паляпшаецца па меры павелічэння глыбіні выдалення кобальту. Для крупнозерністага росту PCD, моцная кіслотная апрацоўка можа цалкам выдаліць СО, але аказвае вялікі ўплыў на прадукцыйнасць палімера; Даданне TIC і WC для змены сінтэтычнай структуры полікрышталі і спалучэння з моцнай кіслотнасцю для паляпшэння стабільнасці PCD. У цяперашні час працэс падрыхтоўкі матэрыялаў PCD паляпшаецца, трываласць прадукту добрая, анізатропія значна палепшылася, зразумела, што камерцыйная вытворчасць, звязаныя з гэтым галіны хутка развіваюцца.
(2) Апрацоўка ляза PCD
① Працэс рэзкі
PCD мае высокую цвёрдасць, добрую ўстойлівасць да зносу і высокі складаны працэс рэзкі.
② Працэдура зваркі
PDC і корпус нажа праз механічны заціск, злучэнне і паянне. Паянне заключаецца ў націску PDC на карбіднай матрыцы, уключаючы вакуумную пайку, вакуумную дыфузійную зварку, высокачашчынную індукцыйную нагрэву, лазерную зварку і інш. Якасць зваркі звязана з патокам, зварным сплавам і тэмпературай зваркі. Тэмпература зваркі (як правіла, ніжэй за 700 ° ℃) аказвае найбольшае ўздзеянне, тэмпература занадта высокая, простая, каб выклікаць графітызацыю PCD ці нават "празмернае спальванне", што непасрэдна ўплывае на зваркі, і занадта нізкая тэмпература прывядзе да недастатковай трываласці зваркі. Тэмпературу зваркі можна кантраляваць па часе ізаляцыі і глыбінёй пачырванення PCD.
③ Працэс шліфоўкі ляза
Працэс шліфоўкі інструмента PCD з'яўляецца ключом да вытворчага працэсу. Звычайна пікавае значэнне ляза і ляза знаходзіцца ў межах 5um, а радыус дугі знаходзіцца ў межах 4um; Паверхню пярэдняй і задняй рэзкі забяспечваюць пэўную аздабленне паверхні і нават паменшыць пярэднюю рэжучую паверхню RA да 0,01 мкм, каб адпавядаць люстраным патрабаванням, прымусіць чыпсы цячы ўздоўж паверхні пярэдняй нажа і прадухіліць нахіл нажа.
Працэс шліфавання ляза ўключае ў сябе алмазнае шліфавальнае кола механічнага ляза шліфавання, электрычнае шліфаванне ляза (EDG), металічная падшыўка супер цвёрдая абразіўная шліфавальная кола онлайн -электралітычнага аздаблення ляза (ELID), складаная апрацоўка ляза. Сярод іх дыяментальнае шліфаванае лязо шліфаванага кола з'яўляецца найбольш сталым, найбольш шырока выкарыстоўваным.
Звязаныя эксперыменты: ① ① ① Злева з шліфаванай часціцай прывядзе да сур'ёзнага абвалу ляза, а памер часціц шліфаванага кола памяншаецца, а якасць ляза становіцца лепш; Памер часціц ② шліфаванае кола цесна звязана з якасцю ляза дробных часціц або ультрафінных інструментаў PCD для часціц, але аказвае абмежаваны ўплыў на інструменты PCD грубых часціц.
Звязаныя даследаванні дома і за мяжой у асноўным засяроджваюцца на механізме і працэсе шліфавання ляза. У механізме шліфавання ляза дамінуючыя тэрмахімічныя выдаленні і механічнае выдаленне, а далікатнае выдаленне і выдаленне стомленасці адносна невялікія. Пры шліфаванні, у залежнасці ад трываласці і цеплавой устойлівасці розных злучальных колаў, якія звязваюць алмазныя колы, палепшыце хуткасць і частату павароту шліфавальнага кола, наколькі гэта магчыма, пазбягайце далікатнасці і выдалення стомленасці, палепшыце прапорцыю тэрмахімічнага выдалення і памяншаюць шурпатасць паверхні. Шурпатасць паверхні сухога шліфавання нізкая, але лёгка з -за высокай тэмпературы апрацоўкі, паверхні апёку інструмента,
Працэс шліфавання ляза павінен звярнуць увагу на: ① Выберыце Параметры працэсу шліфавання ляза, могуць зрабіць якасць рота краю больш выдатнай, аздабленнем паверхні ляза пярэдняй і задняй. Аднак таксама разгледзім высокую сілу шліфавання, вялікую страту, нізкую эфектыўнасць шліфавання, высокі кошт; ② Выберыце абгрунтаваную якасць шліфавальнага кола, уключаючы тып злучнага, памер часціц, канцэнтрацыя, злучную, запраўку з шліфаваннем, з разумнымі ўмовамі шліфавання сухога і вільготнага ляза, могуць аптымізаваць інструмент пярэдняга і задняга кута, пасівацыі наканечніка нажа і іншых параметраў, адначасова паляпшаючы якасць паверхні інструмента.
Розныя звязванне алмазнага шліфаванага кола маюць розныя характарыстыкі і розны механізм шліфавання і эфект. Пясчанае кола з алмазам смалы мяккае, шліфавальныя часціцы лёгка ўпасці да заўчасна, не маючы цеплааддачы, паверхня лёгка дэфармавана цяплом, паверхня шліфавання ляза схільная да нашэння слядоў, вялікай шурпатасці; Металічны злучны алмазны шліфавальны кола захоўваецца рэзкім шляхам драбнення, добрай фармальнасці, наплаўлення, нізкай шурпатасці шліфавання ляза, больш высокай эфектыўнасці, аднак, здольнасць звязвання шліфавальных часціц прымушае самастойна, а рэжучы край лёгка пакінуць уздзеянне, выклікаючы сур'ёзныя маргінальныя пашкоджанні; Керамічнае злучнае алмазнае шліфаванае кола мае ўмераную трываласць, добрую прадукцыйнасць самаабмежавання, больш унутраных пары, фаварыт для выдалення пылу і рассейвання цяпла, могуць адаптавацца да розных цепланосбітаў, нізкай тэмпературы шліфавання, шліфавальнае кола менш зношана, добрае ўтрыманне формы, дакладнасць высокай эфектыўнасці, аднак, цела дыяметраў і шліфавальная шліфаванасць і прывядзенне прывядзення ў форму на аснове на аснове на аснове на аснове на аснове на аснове на аснове паверхні інструментаў. Выкарыстоўвайце ў адпаведнасці з перапрацоўчымі матэрыяламі, усёабдымная эфектыўнасць драбнення, абразіўная трываласць і якасць паверхні нарыхтоўкі.
Даследаванне па эфектыўнасці шліфавання ў асноўным засяроджана на павышэнні прадукцыйнасці і кошту кантролю. Звычайна хуткасць шліфавання Q (выдаленне PCD у адзінку часу) і суадносіны зносу G (стаўленне выдалення PCD да страты шліфавання колаў) выкарыстоўваюцца ў якасці крытэрыяў ацэнкі.
Нямецкі навуковец Кентэр шліфаваць інструмент PCD з пастаянным ціскам, тэст: ① Павышае хуткасць шліфавання колаў, памер часціц PDC і канцэнтрацыю цепланосбіта, хуткасць драбнення і знос памяншаюцца; ② павялічвае памер шліфавання часціц, павялічвае пастаяннае ціск, павялічвае канцэнтрацыю алмаза ў шліфавальным коле, хуткасць шліфавання і павелічэнне суадносін зносу; ③ Тып злучнага рэчыва адрозніваецца, хуткасць шліфавання і зносу адрозніваюцца. Працэс шліфавання ляза Кентэра сістэматычна вывучаўся сістэматычна, але ўплыў працэсу шліфавання ляза не быў прааналізаваны сістэматычна.
3. Выкарыстанне і збой інструментаў рэзкі PCD
(1) Выбар параметраў рэзкі інструмента
На працягу першапачатковага перыяду інструмента PCD рэзкі краю рота паступова праходзіць, і якасць апрацоўкі паверхні стала лепш. Пасівацыя можа эфектыўна выдаліць мікра -зазор і невялікія задзіры, прыведзеныя пры шліфаванні ляза, палепшыць якасць паверхні пярэдняга краю, і ў той жа час утвараюць круглы радыус краю, каб сціснуць і адрамантаваць апрацаваную паверхню, тым самым паляпшаючы якасць паверхні нарыхтоўкі.
Алюмініевы сплаў на паверхні інструмента PCD, хуткасць рэзкі, як правіла, у 4000 м / мін, апрацоўка адтулін звычайна знаходзіцца ў 800 м / мін, апрацоўка высокаэламічна-пластычнага нефернага металу павінна мець большую хуткасць павароту (300-1000 м / мін). Аб'ём падачы звычайна рэкамендуецца паміж 0,08-0,15 мм/г. Занадта вялікі аб'ём падачы, падвышаная сіла рэзкі, павялічвала рэшткавую геаметрычную плошчу паверхні нарыхтоўкі; Занадта невялікі аб'ём падачы, павелічэнне рэзкі цяпла і павелічэнне зносу. Глыбіня рэзкі павялічваецца, сіла рэзкі павялічваецца, рэзанне цяпла, жыццё памяншаецца, празмерная глыбіня рэзкі можа лёгка выклікаць абвал ляза; Невялікая глыбіня рэзкі прывядзе да зацвярдзення апрацоўкі, зносу і нават абвалу ляза.
(2) форма зносу
Нарыхтоўка апрацоўкі інструментаў, з -за трэння, высокай тэмпературы і іншых прычын, знос непазбежны. Нашэнне алмазнага інструмента складаецца з трох этапаў: пачатковая фаза хуткага зносу (таксама вядомы як пераходная фаза), стабільная фаза зносу з пастаяннай хуткасцю зносу і наступнай фазай хуткага зносу. Фаза хуткага зносу паказвае, што інструмент не працуе і патрабуе пераадрасацыі. Формы зносу рэжучых інструментаў ўключаюць клеевы знос (халодны зваркі), дыфузійны знос, абразіўны знос, акісляльны знос і г.д.
Форма зносу інструментаў для зносу - гэта зношванне, дыфузійны знос і пашкоджанне полікрышталічнага пласта. Сярод іх пашкоджанне полікрыстального пласта з'яўляецца асноўнай прычынай, якая выяўляецца як тонкі калапс ляза, выкліканы знешнім уздзеяннем, альбо стратай клею ў ПДК, утвараючы зазор, які належыць да фізічных механічных пашкоджанняў, што можа прывесці да зніжэння дакладнасці апрацоўкі і абрыву нарыхтоўкі. Памер часціц PCD, форма ляза, кут ляза, матэрыял нарыхтоўкі і параметры апрацоўкі паўплываюць на трываласць ляза і сілу рэзкі, а затым прывядуць да пашкоджання полікрыштальнага пласта. У інжынернай практыцы павінны быць выбраны адпаведны памер часціц сыравіны, параметры інструментаў і параметры апрацоўкі ў адпаведнасці з умовамі апрацоўкі.
4. Тэндэнцыя распрацоўкі інструментаў рэзкі PCD
У цяперашні час дыяпазон прымянення інструмента PCD быў пашыраны з традыцыйнага павароту да бурэння, фрэзеравання, хуткаснай рэзкі і шырока выкарыстоўваецца дома і за мяжой. Хуткае развіццё электрамабіляў прынесла не толькі ўздзеянне традыцыйнай аўтамабільнай прамысловасці, але і прынесла беспрэцэдэнтныя праблемы ў галіну інструментаў, заклікаючы індустрыю інструментаў паскорыць аптымізацыю і інавацыі.
Шырокае прымяненне інструментаў рэзкі PCD паглыбілася і спрыяла даследаванням і распрацоўкай рэжучых інструментаў. З паглыбленнем даследаванняў, тэхнічныя характарыстыкі PDC становяцца меншымі і меншымі, аптымізацыя якасці ўдакладнення збожжа, аднастайнасць прадукцыйнасці, хуткасць шліфавання і суадносіны зносу вышэйшыя і вышэйшыя, дыверсіфікацыя формы і структуры. Напрамкі даследаванняў інструментаў PCD ўключаюць: ① Research і распрацоўка тонкага пласта PCD; ② Даследаванне і распрацоўвае новыя матэрыялы для інструментаў PCD; ③ Даследаванне для лепшага зваркі інструментаў PCD і далейшае зніжэнне кошту; ④ Даследаванне паляпшае працэс драбнення інструмента PCD для павышэння эфектыўнасці; ⑤ Даследаванне аптымізуе параметры інструментаў PCD і выкарыстоўвае інструменты ў адпаведнасці з мясцовымі ўмовамі; ⑥ Даследаванне рацыянальна выбірае параметры рэзкі ў адпаведнасці з апрацаванымі матэрыяламі.
Кароткае рэзюмэ
(1) прадукцыйнасць рэзкі інструментаў PCD, папоўніце дэфіцыт шматлікіх карбідных інструментаў; У той жа час, цана значна ніжэй, чым у крышталявым алмазным інструменце, у сучаснай рэзанні, з'яўляецца перспектыўным інструментам;
(2) У залежнасці ад тыпу і прадукцыйнасці апрацаваных матэрыялаў, разумны выбар памеру часціц і параметраў інструментаў PCD, які з'яўляецца перадумовай вырабу і выкарыстання інструментаў,
. Пры вытворчасці, каб усебакова разгледзець складанасць працэсу і патрэбы ў апрацоўцы, каб дасягнуць найлепшай прадукцыйнасці кошту;
(4) Матэрыялы апрацоўкі PCD у акрузе нож, мы павінны разумна выбраць параметры рэзкі, на аснове выканання прадукцыйнасці прадукту, наколькі гэта магчыма, каб пашырыць тэрмін службы інструмента, каб дасягнуць балансу жыцця інструментаў, эфектыўнасці вытворчасці і якасці прадукцыі;
(5) Даследаванне і распрацаваць новыя матэрыялы для інструментаў PCD, каб пераадолець уласцівыя яму недахопы
Гэты артыкул атрымана з "Сетка матэрыялаў звышшарнай"
Час паведамлення: сакавік 25-2025
