PCD-ark is makke fan polykristallijne diamantmespunt en karbidmatriks troch sinterjen by hege temperatuer en hege druk. It kin net allinich de foardielen fan hege hurdens, hege termyske geliedingsfermogen, lege wriuwingskoëffisjint, lege termyske útwreidingskoëffisjint, lytse affiniteit mei metaal en net-metaal, hege elastyske modulus, gjin spjaltend oerflak, isotropysk, mar hâldt ek rekken mei de hege sterkte fan hurde legearing.
Termyske stabiliteit, slagsterkte en slijtvastheid binne de wichtichste prestaasje-yndikatoaren fan PCD. Omdat it meast brûkt wurdt yn hege temperatueren en hege stressomjouwings, is termyske stabiliteit it wichtichste. De stúdzje lit sjen dat de termyske stabiliteit fan PCD in grutte ynfloed hat op syn slijtvastheid en slagsterkte. De gegevens litte sjen dat as de temperatuer heger is as 750 ℃, de slijtvastheid en slagsterkte fan PCD oer it algemien mei 5% -10% ôfnimme.
De kristalstatus fan 'e PCD bepaalt syn eigenskippen. Yn mikrostruktuer foarmje koalstofatomen kovalente bannen mei fjouwer neistlizzende atomen, krije in tetraëdryske struktuer, en foarmje dan in atoomkristal, dat in sterke oriïntaasje- en bindingskrêft hat, en in hege hurdens. De wichtichste prestaasje-yndeksen fan PCD binne as folget: ① hurdens kin 8000 HV berikke, 8-12 kear dy fan karbid; ② termyske geleidingsfermogen is 700W / mK, 1.5-9 kear, sels heger as PCBN en koper; ③ wriuwingskoëffisjint is oer it algemien mar 0.1-0.3, folle minder as 0.4-1 fan karbid, wat de snijkrêft signifikant ferminderet; ④ termyske útwreidingskoëffisjint is mar 0.9x10-6-1.18x10-6,1 / 5 fan karbid, wat termyske deformaasje kin ferminderje en de ferwurkingskrektens kin ferbetterje; ⑤ en net-metalen materialen hawwe minder affiniteit om nodules te foarmjen.
Kubysk boornitride hat in sterke oksidaasjebestriding en kin izerhâldende materialen ferwurkje, mar de hurdens is leger as dy fan ienkristaldiamant, de ferwurkingssnelheid is stadich en de effisjinsje is leech. De ienkristaldiamant hat in hege hurdens, mar de taaiens is net genôch. Anisotropie makket it maklik om te dissosiearjen lâns it (111) oerflak ûnder ynfloed fan eksterne krêft, en de ferwurkingseffisjinsje is beheind. PCD is in polymeer dat troch bepaalde middels synthetisearre wurdt troch mikrongrutte diamantpartikels. De kaoatyske aard fan 'e ûnregelmjittige opgarjen fan dieltsjes liedt ta syn makroskopyske isotrope aard, en d'r is gjin rjochtings- en splitsingsoerflak yn 'e treksterkte. Yn ferliking mei de ienkristaldiamant ferminderet de nôtgrins fan PCD effektyf de anisotropie en optimalisearret de meganyske eigenskippen.
1. Untwerpprinsipes fan PCD-snijgereedschap
(1) Redelike seleksje fan PCD-dieltsjegrutte
Teoretysk moat PCD besykje de kerrels te ferfine, en de ferdieling fan tafoegings tusken produkten moat sa unifoarm mooglik wêze om de anisotropie te oerwinnen. De kar fan PCD-dieltsjegrutte is ek relatearre oan de ferwurkingsomstannichheden. Yn 't algemien kin PCD mei hege sterkte, goede taaiheid, goede ympaktresistinsje en fynkerrel brûkt wurde foar ôfwerking of superôfwerking, en PCD fan grove kerrel kin brûkt wurde foar algemiene rûge ferwurking. De PCD-dieltsjegrutte kin de slijtageprestaasjes fan it ark signifikant beynfloedzje. Relevante literatuer wiist derop dat as de rau materiaalkorrel grut is, de slijtageresistinsje stadichoan tanimt mei de ôfname fan 'e kerrelgrutte, mar as de kerrelgrutte tige lyts is, is dizze regel net fan tapassing.
Ferlykbere eksperiminten selektearren fjouwer diamantpoeier mei gemiddelde dieltsjegruttes fan 10um, 5um, 2um en 1um, en de konklúzje wie dat: ① Mei de ôfname fan dieltsjegrutte fan rau materiaal ferspriedt Co evenriger; mei de ôfname fan ② nimme de wearbestindigens en waarmtebestindigens fan PCD stadichoan ôf.
(2) Redelike kar fan 'e foarm fan it blêdmûne en de dikte fan it blêd
De foarm fan 'e blêdmûle omfettet benammen fjouwer struktueren: omkearde râne, stompe sirkel, omkearde râne stompe sirkel gearstalde en skerpe hoeke. De skerpe hoeke struktuer makket de râne skerp, de snijsnelheid is rap, kin de snijkrêft en braam signifikant ferminderje, de oerflakkwaliteit fan it produkt ferbetterje, is geskikter foar aluminiumlegeringen mei lege silikon en oare lege hurdens, unifoarme non-ferro metaalôfwerking. De stompe rûne struktuer kin de blêdmûle passivearje, in R-hoek foarmje, effektyf foarkomme dat it blêd brekt, geskikt foar it ferwurkjen fan aluminiumlegeringen mei middelgrutte/hege silikon. Yn guon spesjale gefallen, lykas ûndjippe snijdjipte en lytse mesfeeding, wurdt de stompe rûne struktuer foarkar jûn. De omkearde rânestruktuer kin de rânen en hoeken fergrutsje, it blêd stabilisearje, mar tagelyk de druk en snijwjerstân ferheegje, geskikter foar it snijden fan aluminiumlegeringen mei hege silikon.
Om EDM te fasilitearjen, wurdt meastentiids in tinne PDC-plaatlaach (0.3-1.0mm) keazen, plus in karbidlaach, de totale dikte fan it ark is sawat 28mm. De karbidlaach moat net te dik wêze om stratifikaasje te foarkommen feroarsake troch it spanningsferskil tusken de bondingflakken.
2, PCD-arkproduksjeproses
It produksjeproses fan PCD-ark bepaalt direkt de snijprestaasjes en libbensdoer fan it ark, wat de kaai is foar syn tapassing en ûntwikkeling. It produksjeproses fan it PCD-ark wurdt werjûn yn figuer 5.
(1) Produksje fan PCD-komposittabletten (PDC)
① Produksjeproses fan 'e PDC
PDC bestiet oer it algemien út natuerlik of syntetysk diamantpoeier en in bindmiddel by hege temperatuer (1000-2000 ℃) en hege druk (5-10 atm). It bindmiddel foarmet in bindingsbrêge mei TiC, Sic, Fe, Co, Ni, ensfh. as de wichtichste komponinten, en it diamantkristal wurdt ynbêde yn it skelet fan 'e bindingsbrêge yn 'e foarm fan in kovalente bining. PDC wurdt oer it algemien makke ta skiven mei in fêste diameter en dikte, en wurdt slypjen en gepolijst en oare oerienkommende fysike en gemyske behannelingen ûndergien. Yn essinsje moat de ideale foarm fan PDC de poerbêste fysike eigenskippen fan ienkristaldiamant safolle mooglik behâlde, dêrom moatte de tafoegings yn it sinterlichem sa min mooglik wêze, wylst tagelyk de DD-biningkombinaasje fan dieltsjes safolle mooglik mooglik is.
② Klassifikaasje en seleksje fan bindmiddels
It bindemiddel is de wichtichste faktor dy't de termyske stabiliteit fan it PCD-ark beynfloedet, wat direkt ynfloed hat op syn hurdens, wearbestindigens en termyske stabiliteit. Algemiene PCD-bondingmetoaden binne: izer, kobalt, nikkel en oare oergongsmetalen. Co en W mingd poeier waard brûkt as it bondingmiddel, en de wiidweidige prestaasjes fan 'e sinterjende PCD wiene it bêste doe't de syntezedruk 5.5 GPa wie, de sintertemperatuer 1450 ℃ wie en de isolaasje 4 minuten wie. SiC, TiC, WC, TiB2, en oare keramyske materialen. SiC De termyske stabiliteit fan SiC is better as dy fan Co, mar de hurdens en brektaaiens binne relatyf leech. Passende fermindering fan 'e grutte fan it rau materiaal kin de hurdens en taaiens fan PCD ferbetterje. Gjin lijm, mei grafyt of oare koalstofboarnen yn 'e ultrahege temperatuer en hege druk ferbaarnd yn in nanoskaal polymeardiamant (NPD). It brûken fan grafyt as foargonger om NPD te meitsjen is de meast easken omstannichheden, mar de syntetyske NPD hat de heechste hurdens en de bêste meganyske eigenskippen.
Seleksje en kontrôle fan ③ kerrels
It rau materiaal diamantpoeier is in wichtige faktor dy't de prestaasjes fan PCD beynfloedet. Foarbehanneling fan diamantmikropoeier, it tafoegjen fan in lytse hoemannichte stoffen dy't de groei fan abnormale diamantdieltsjes hinderje en in ridlike seleksje fan sintertafoegings kinne de groei fan abnormale diamantdieltsjes remme.
Heech suvere NPD mei in unifoarme struktuer kin de anisotropie effektyf eliminearje en de meganyske eigenskippen fierder ferbetterje. It nanografytfoargongerpoeier taret troch de hege-enerzjy-kûgelslypmetoade waard brûkt om it soerstofgehalte te regeljen by pre-sinterjen op hege temperatuer, wêrtroch grafyt ûnder 18 GPa en 2100-2300 ℃ yn diamant omset wurdt, wêrtroch lamellen en granulearre NPD ûntstienen, en de hurdens naam ta mei de ôfname fan 'e lamellendikte.
④ Let gemyske behanneling
By deselde temperatuer (200 °℃) en tiid (20 oeren) wie it kobaltferwideringseffekt fan Lewis-soer-FeCl3 signifikant better as dat fan wetter, en de optimale ferhâlding fan HCl wie 10-15g / 100ml. De termyske stabiliteit fan PCD ferbetteret as de kobaltferwideringsdjipte tanimt. Foar grofkorrelige groei PCD kin sterke soere behanneling Co folslein ferwiderje, mar hat grutte ynfloed op 'e polymeerprestaasjes; it tafoegjen fan TiC en WC om de syntetyske polykristalstruktuer te feroarjen en it kombinearjen mei sterke soere behanneling om de stabiliteit fan PCD te ferbetterjen. Op it stuit ferbetteret it tariedingsproses fan PCD-materialen, de produkttaaiens is goed, de anisotropie is sterk ferbettere, hat kommersjele produksje realisearre, relatearre yndustryen ûntwikkelje har rap.
(2) Ferwurking fan it PCD-blêd
① snijproses
PCD hat hege hurdens, goede wearzebestindigens en in heech lestich snijproses.
② lasproseduere
PDC en it meslichem troch meganyske klem, bonding en solderen. Solderen is it drukken fan PDC op 'e karbidmatrix, ynklusyf fakuümsolderen, fakuümdiffúzjelassen, hege frekwinsje ynduksjeferwaarmingssolderen, laserlassen, ensfh. Hege frekwinsje ynduksjeferwaarmingssolderen hat lege kosten en hege opbringst, en is in soad brûkt. De laskwaliteit is relatearre oan 'e flux, laslegering en lastemperatuer. De lastemperatuer (algemien leger as 700 °℃) hat de grutste ynfloed, as de temperatuer te heech is, kin PCD-grafitisaasje maklik feroarsaakje, of sels "oerbaarne", wat direkt ynfloed hat op it laseffekt, en in te lege temperatuer sil liede ta ûnfoldwaande lassterkte. De lastemperatuer kin wurde kontroleare troch de isolaasjetiid en de djipte fan PCD-readheid.
③ blêdslypproses
PCD-arkslypproses is de kaai ta it produksjeproses. Yn 't algemien is de peakwearde fan it blêd en it blêd binnen 5 μm, en de bôge-radius is binnen 4 μm; it foarste en efterste snijflak soarget foar in bepaalde oerflakôfwerking, en ferminderet sels it foarste snijflak Ra nei 0,01 μm om te foldwaan oan 'e spegeleasken, wêrtroch't de chips lâns it foarste mesoerflak streame en foarkommen wurdt dat it mes fêstplakt.
It slypproses fan blêden omfettet it meganyske slypproses fan diamantslypwielen, it slypjen fan elektryske fonkslypwielen (EDG), it superhurde abrasive slypwiel foar metaalbinders online mei elektrolytyske ôfwerking fan blêdslypwielen (ELID), en it slypjen fan gearstalde blêden. Under harren is it meganyske slypproses fan diamantslypwielen it meast folwoeksen en it meast brûkt.
Relatearre eksperiminten: ① it slypwiel mei grove dieltsjes sil liede ta serieuze ynstoarting fan it blêd, en de dieltsjegrutte fan it slypwiel nimt ôf, en de kwaliteit fan it blêd wurdt better; de dieltsjegrutte fan ② slypwiel is nau besibbe oan 'e blêdkwaliteit fan PCD-ark mei fyn dieltsjes of ultrafijne dieltsjes, mar hat beheind effekt op PCD-ark mei grove dieltsjes.
Relatearre ûndersyk yn binnen- en bûtenlân rjochtet him benammen op it meganisme en proses fan it slypjen fan blêden. Yn it slypmeganisme fan blêden binne thermochemyske ferwidering en meganyske ferwidering de dominante, en binne brosferwidering en wurgensferwidering relatyf lyts. By it slypjen, neffens de sterkte en waarmtebestriding fan ferskate diamantslypskiven fan it bindingsmiddel, ferbetterje de snelheid en swingfrekwinsje fan it slypskiif safolle mooglik, foarkomme brosheid en wurgensferwidering, ferbetterje it oanpart fan thermochemyske ferwidering, en ferminderje de oerflakrûchheid. De oerflakrûchheid fan droech slypjen is leech, mar maklik te ferbaarnen troch de hege ferwurkingstemperatuer, it arkoppervlak,
By it slypjen fan it blêd moat omtinken jûn wurde oan: ① it kiezen fan ridlike parameters foar it slypjen fan it blêd, wêrtroch't de kwaliteit fan 'e rânemûning better wurdt, en de oerflakteôfwerking fan 'e foar- en efterblêden heger is. Tink lykwols ek oan hege slypkrêft, grut ferlies, lege slypeffisjinsje en hege kosten; ② it kiezen fan in ridlike kwaliteit fan 'e slypskiif, ynklusyf it type bindmiddel, dieltsjegrutte, konsintraasje, bindmiddel, slypskiifbehanneling, en ridlike omstannichheden foar it slypjen fan it blêd mei droege en wiete omstannichheden kinne de foar- en efterhoeke fan it ark, de passivaasjewearde fan 'e mespunt en oare parameters optimalisearre wurde, wylst de oerflakkwaliteit fan it ark ferbettere wurdt.
Ferskillende diamantslypskiven fan it harsbindmiddel hawwe ferskillende skaaimerken, en ferskillende slypmeganismen en effekten. De diamantslypskiven fan it harsbindmiddel binne sêft, de slypdieltsjes falle maklik te betiid ôf, se hawwe gjin waarmtebestriding, it oerflak wurdt maklik misfoarme troch waarmte, it slypoerflak fan it blêd is gefoelich foar slijtage, en de rûchheid is grut; de diamantslypskiven fan it metaalbindmiddel wurde skerp hâlden troch it slypjen en it ferpletterjen, de foarmberens is goed, de oerflakrûchheid fan it blêd is leech, en de effisjinsje is heger. De bindingsfermogen fan 'e slypdieltsjes makket de selsslypberens lykwols min, en de snijkant lit maklik in gat yn 'e ynfloed efter, wat serieuze skea feroarsaket; de diamantslypskiven fan it keramyske bindmiddel hawwe in matige sterkte, goede sels-oanstjoeringsprestaasjes, mear ynterne poaren, geunstich foar stofferwidering en waarmteôffier, se kinne har oanpasse oan ferskate koelmiddels, de lege slyptemperatuer, de slypskiven binne minder fersliten, se behâlde de foarm goed, en de krektens is heechst effisjint. De kombinaasje fan it diamantslypmiddel en it bindmiddel liedt lykwols ta de foarming fan putten op it arkoppervlak. Gebrûk neffens de ferwurkingsmaterialen, foar in wiidweidige slypeffisjinsje, de abrasive duorsumens en de oerflakkwaliteit fan it wurkstik.
It ûndersyk nei slypeffisjinsje rjochtet him benammen op it ferbetterjen fan produktiviteit en kontrôlekosten. Yn 't algemien wurde slypsnelheid Q (PCD-ferwidering per tiidseenheid) en slijtageferhâlding G (ferhâlding fan PCD-ferwidering ta slypskiifferlies) brûkt as evaluaasjekritearia.
Dútske gelearde KENTER slypjen fan PCD-ark mei konstante druk, test: 1 fergruttet de snelheid fan 'e slypskiif, PDC-dieltsjegrutte en koelmiddelkonsintraasje, de slypsnelheid en slijtageferhâlding wurde fermindere; 2 fergruttet de slypdieltsjegrutte, fergruttet de konstante druk, fergruttet de konsintraasje fan diamant yn 'e slypskiif, slypsnelheid en slijtageferhâlding nimme ta; 3 it type bindmiddel is oars, de slypsnelheid en slijtageferhâlding binne oars. KENTER It blêdslypproses fan PCD-ark waard systematysk bestudearre, mar de ynfloed fan it blêdslypproses waard net systematysk analysearre.
3. Gebrûk en falen fan PCD-snijgereedschap
(1) Seleksje fan ark-snijparameters
Tidens de earste perioade fan PCD-ark waard de skerpe rânemûne stadichoan passyfisearre, en de kwaliteit fan it ferwurkingsoerflak waard better. Passivaasje kin de mikrospleten en lytse bramen dy't feroarsake waarden troch it slypjen fan it blêd effektyf fuortsmite, de oerflakkwaliteit fan 'e snijrâne ferbetterje, en tagelyk in sirkelfoarmige râneradius foarmje om it ferwurke oerflak te komprimearjen en te reparearjen, wêrtroch't de oerflakkwaliteit fan it wurkstik ferbettere wurdt.
By it oerflakfrezen fan PCD-ark fan aluminiumlegering is de snijsnelheid oer it algemien 4000m/min, by it ferwurkjen fan gatten oer it algemien 800m/min. De ferwurking fan heech-elastysk non-ferro metaal moat in hegere draaisnelheid nedich wêze (300-1000m/min). In feedvolume wurdt oer it algemien oanrikkemandearre tusken 0.08-0.15mm/r. In te grut feedvolume, ferhege snijkrêft, in fergruttet it oerbleaune geometryske oerflak fan it wurkstikoerflak; in te lyts feedvolume, ferhege snijwaarmte en ferhege slijtage. De snijdjipte nimt ta, de snijkrêft nimt ta, de snijwaarmte nimt ta, de libbensduur nimt ôf. In te grutte snijdjipte kin maklik liede ta it ynstoarten fan it blêd; in lytse snijdjipte sil liede ta ferhurding, slijtage en sels it ynstoarten fan it blêd.
(2) Draachfoarm
By it ferwurkjen fan it wurkstik by it ferwurkjen fan ark is slijtage ûnûntkomber troch wriuwing, hege temperatuer en oare redenen. De slijtage fan it diamantark bestiet út trije stadia: de earste rappe slijtfaze (ek wol bekend as de oergongsfaze), de stabile slijtfaze mei in konstante slijtagesnelheid, en de folgjende rappe slijtfaze. De rappe slijtfaze jout oan dat it ark net wurket en opnij slypje moat. De slijtagefoarmen fan snijark omfetsje lijmslijtage (kâlde laswearage), diffúzjewearage, abrasive slijtage, oksidaasjeslijtage, ensfh.
Oars as tradisjonele ark, is de slijtagefoarm fan PCD-ark lijmslijtage, diffúzjeslijtage en skea oan 'e polykristallijne laach. Dêrûnder is de skea oan 'e polykristallijne laach de wichtichste reden, dy't him manifestearret as it subtile ynstoarten fan it blêd feroarsake troch eksterne ynfloed of it ferlies fan lijm yn 'e PDC, wêrtroch in gat ûntstiet, wat heart ta fysike meganyske skea, wat kin liede ta de fermindering fan ferwurkingspresyzje en it skrapjen fan wurkstikken. PCD-dieltsjegrutte, blêdfoarm, blêdhoeke, wurkstikmateriaal en ferwurkingsparameters sille ynfloed hawwe op 'e sterkte fan it blêd en de snijkrêft, en feroarsaakje dan skea oan 'e polykristallijne laach. Yn 'e technyske praktyk moatte de passende dieltsjegrutte fan it rau materiaal, arkparameters en ferwurkingsparameters selektearre wurde neffens de ferwurkingsomstannichheden.
4. Untwikkelingstrend fan PCD-snijwurkmiddels
Op it stuit is it tapassingsgebiet fan PCD-ark útwreide fan tradisjoneel draaien nei boarjen, frezen, hege snelheidssnijden, en is it in soad brûkt yn binnen- en bûtenlân. De rappe ûntwikkeling fan elektryske auto's hat net allinich ynfloed hân op 'e tradisjonele auto-yndustry, mar ek noch nea earder sjoen útdagings foar de arkyndustry, wat de arkyndustry oantrún hat om de optimalisaasje en ynnovaasje te fersnellen.
De brede tapassing fan PCD-snijark hat it ûndersyk en de ûntwikkeling fan snijark ferdjippe en befoardere. Mei de ferdjipping fan ûndersyk wurde PDC-spesifikaasjes hieltyd lytser, optimalisaasje fan kwaliteit fan nôtferfining, prestaasjeuniformiteit, slypsnelheid en slijtageferhâlding hieltyd heger, foarm- en struktuerdiversifikaasje. De ûndersyksrjochtingen fan PCD-ark omfetsje: ① ûndersyk en ûntwikkeling fan tinne PCD-laach; ② ûndersyk en ûntwikkeling fan nije PCD-arkmaterialen; ③ ûndersyk om PCD-ark better te lassen en kosten fierder te ferminderjen; ④ ûndersyk ferbetteret it slypproses fan PCD-arkblêden om de effisjinsje te ferbetterjen; ⑤ ûndersyk optimalisearret PCD-arkparameters en brûkt ark neffens lokale omstannichheden; ⑥ ûndersyk selektearret rasjoneel snijparameters neffens de ferwurke materialen.
koarte gearfetting
(1) PCD-ark snijprestaasjes, meitsje it tekoart oan in protte karbide ark goed; tagelyk is de priis folle leger as ienkristal diamant ark, yn moderne snijden, is in belofte ark;
(2) Neffens it type en de prestaasjes fan 'e ferwurke materialen, in ridlike seleksje fan 'e dieltsjegrutte en parameters fan PCD-ark, dat is it útgongspunt fan arkproduksje en gebrûk,
(3) PCD-materiaal hat in hege hurdens, wat it ideale materiaal is foar it snijen fan messen, mar it bringt ek de muoite mei foar it produsearjen fan snijgereedschap. By it produsearjen, om de prosesmuoeilikheid en ferwurkingsbehoeften wiidweidich te beskôgjen, om de bêste kostenprestaasjes te berikken;
(4) PCD-ferwurkingsmaterialen yn mesdistrikt, moatte wy ridlik snijparameters selektearje, op basis fan it foldwaan oan 'e produktprestaasjes, om de libbensdoer fan it ark safolle mooglik te ferlingjen om in lykwicht te berikken tusken arklibben, produksjeeffisjinsje en produktkwaliteit;
(5) Undersykje en ûntwikkelje nije PCD-arkmaterialen om de ynherinte neidielen te oerwinnen.
Dit artikel is ôfkomstich fan de "superhurde materiaalnetwurk"
Pleatsingstiid: 25 maart 2025
