PCD įrankis pagamintas iš polikristalinio deimantinio peilio galiuko ir karbido matricos per aukštą temperatūrą ir aukšto slėgio sukepinimą. Tai gali ne tik suteikti visišką didelio kietumo, didelio šilumos laidumo, žemo trinties koeficiento, mažo šiluminio išsiplėtimo koeficiento, mažo afiniteto su metalu ir nemetaliniu, didelio elastingo modulio pranašumais pranašumais, be izotropinio, ir atsižvelgia į didelį kieto lydinio stiprumą.
Pagrindiniai PCD našumo rodikliai yra šiluminis stabilumas, smūgio kietumas ir atsparumas dilimui. Kadangi jis dažniausiai naudojamas aukštoje temperatūroje ir aukštoje streso aplinkoje, svarbiausias dalykas yra šiluminis stabilumas. Tyrimas rodo, kad PCD šiluminis stabilumas daro didelę įtaką atsparumui nusidėvėjimui ir kietumui. Duomenys rodo, kad kai temperatūra yra aukštesnė nei 750 ℃, PCD atsparumas susidėvėjimui ir poveikis paprastai sumažėja 5–10%.
PCD kristalų būsena nustato jo savybes. Mikrostruktūroje anglies atomai sudaro kovalentinius ryšius su keturiais gretimais atomais, gauna tetraedrinę struktūrą ir sudaro atominį kristalą, kuris turi stiprią orientaciją ir surišimo jėgą bei didelį kietumą. Pagrindiniai PCD veikimo indeksai yra šie: ① Kietumas gali pasiekti 8000 HV, 8–12 kartų karbido; ② Šilumos laidumas yra 700 W / mk, 1,5–9 kartus, net didesnis nei PCBN ir vario; ③ Trinties koeficientas paprastai yra tik 0,1–0,3, daug mažesnis nei 0,4–1 karbidas, žymiai sumažinantis pjovimo jėgą; ④ Šilumos išsiplėtimo koeficientas yra tik 0,9x10-6-1.18x10-6,1 / 5 iš karbido, kuris gali sumažinti šiluminę deformaciją ir pagerinti apdorojimo tikslumą; ⑤ ir nemetalinės medžiagos yra mažiau afinitetas, kad susidarytų mazgeliai.
Kubinis boro nitridas turi stiprų atsparumą oksidacijai ir gali apdoroti geležies turinčias medžiagas, tačiau kietumas yra mažesnis nei vieno kristalo deimantas, perdirbimo greitis yra lėtas, o efektyvumas yra mažas. Vieno krištolo deimantas turi didelį kietumą, tačiau kietumo nepakanka. Anizotropija leidžia lengvai atsiriboti (111) paviršių, esant išorinei jėgai, o apdorojimo efektyvumas yra ribotas. PCD yra polimeras, sintetinamas mikrono dydžio deimantų dalelėmis tam tikromis priemonėmis. Chaotiškas netvarkingo dalelių kaupimosi pobūdis lemia jos makroskopinį izotropinį pobūdį, o tempimo stiprumo nėra kryptinio ir skilimo paviršiaus. Palyginti su vieno kristalo deimantu, PCD grūdų riba efektyviai sumažina anizotropiją ir optimizuoja mechanines savybes.
1. PCD pjovimo įrankių projektavimo principai
(1) pagrįstas PCD dalelių dydžio pasirinkimas
Teoriškai PCD turėtų bandyti patobulinti grūdus, o priedų pasiskirstymas tarp produktų turėtų būti kiek įmanoma tolygesnis, kad būtų galima įveikti anizotropiją. PCD dalelių dydžio pasirinkimas taip pat yra susijęs su apdorojimo sąlygomis. Paprastai tariant, PCD, turintis didelį stiprumą, gerą tvirtumą, gerą atsparumą smūgiams ir smulkiems grūdams, gali būti naudojami apdailai ar super apdaila, o šiurkščiavilnių grūdų PCD gali būti naudojamas bendram grubiam apdirbimui. PCD dalelių dydis gali turėti didelę įtaką įrankio susidėvėjimui. Atitinkama literatūra pabrėžia, kad kai žaliavų grūdai yra dideli, atsparumas susidėvėjimui pamažu didėja mažėjant grūdų dydžiui, tačiau kai grūdų dydis yra labai mažas, ši taisyklė netaikoma.
Susiję eksperimentai atrinko keturis deimantinius miltelius, kurių vidutiniai dalelių dydžiai buvo 10um, 5um, 2um ir 1um, ir buvo padaryta išvada, kad: ① sumažėjus žaliavos dalelių dydžiui, CO difuzija tolygiau; Sumažėjus ②, PCD atsparumas susidėvėjimui ir šilumos atsparumas palaipsniui mažėjo.
(2) pagrįstas peiliuko burnos formos ir ašmenų storio pasirinkimas
Burto burnos forma daugiausia apima keturias struktūras: apverstas kraštas, neryškus apskritimas, apverstos kraštų neryškus apskritimo kompozicinis ir aštrus kampas. Dėl aštrios kampinės struktūros kraštas aštrus, pjovimo greitis yra greitas, gali žymiai sumažinti pjovimo jėgą ir pagerinti produkto paviršiaus kokybę, labiau tinka žemo silicio aliuminio lydinio ir kitam mažam kietumui, vienodai neferško metalo apdailai. Nemaža apvali struktūra gali pasvirti peiliuko burną, sudarydama R kampą, efektyviai užkirsti kelią ašmenų laužymui, tinkamam apdoroti vidutinio / aukšto silicio aliuminio lydinį. Kai kuriais ypatingais atvejais, pavyzdžiui, sekliaus pjovimo gylis ir mažas peilių šėrimas, pirmenybė teikiama neryškiai apvaliam konstrukcijai. Apversta kraštų struktūra gali padidinti kraštus ir kampus, stabilizuoti ašmenis, tačiau tuo pačiu padidins slėgį ir pjovimo atsparumą, labiau tinkamą sunkiajai apkrovai pjaunant aukštą silicio aliuminio lydinį.
Norėdami palengvinti EDM, paprastai rinkitės ploną PDC lakšto sluoksnį (0,3–1,0 mm) ir karbido sluoksnį, bendras įrankio storis yra apie 28 mm. Karbido sluoksnis neturėtų būti per storas, kad būtų išvengta stratifikacijos, kurią sukelia įtempių skirtumas tarp jungimosi paviršių
2, PCD įrankių gamybos procesas
PCD įrankio gamybos procesas tiesiogiai nustato įrankio pjovimo ir aptarnavimo tarnavimo laiką, kuris yra jo taikymo ir tobulinimo raktas. PCD įrankio gamybos procesas parodytas 5 paveiksle.
(1) PCD kompozicinių tablečių (PDC) gamyba
① PDC gamybos procesas
PDC paprastai sudaro natūralūs arba sintetiniai deimantiniai milteliai ir surišimo agentas aukštoje temperatūroje (1000–2000 ℃) ir aukšto slėgio (5–10 atm). Riešiamasis agentas sudaro rišamąjį tiltą su TIC, SIC, Fe, Co, Ni ir kt. Pagrindiniais komponentais, o deimantinis kristalas yra įterptas į rišamojo tilto skeletą kovalentinio ryšio pavidalu. PDC paprastai gaminamas į diskus su fiksuotu skersmeniu ir storiu, šlifavimo ir šlifavimo bei kitais atitinkamais fiziniais ir cheminiais apdorojimais. Iš esmės ideali PDC forma turėtų kiek įmanoma labiau išlaikyti puikias vieno kristalinio deimanto fizines savybes, todėl sukepinimo kūno priedai turėtų būti kuo mažiau, tuo pačiu metu kiek įmanoma, dalelių DD jungties derinys,.
② Riedikų klasifikavimas ir pasirinkimas
Riešas yra svarbiausias veiksnys, turintis įtakos PCD įrankio šiluminiam stabilumui, kuris daro tiesioginį poveikį jo kietumui, atsparumui susidėvėjimui ir šiluminį stabilumą. Įprasti PCD surišimo metodai yra: geležies, kobalto, nikelio ir kitų pereinamųjų metalų. CO ir W mišrūs milteliai buvo naudojami kaip ryšių agentas, o išsamus sukepinimo PCD veikimas buvo geriausias, kai sintezės slėgis buvo 5,5 GPa, sukepinimo temperatūra buvo 1450 ℃ ir 4 min. Izoliacija. SIC, TIC, WC, TIB2 ir kitos keraminės medžiagos. SIC SIC šiluminis stabilumas yra geresnis nei CO, tačiau kietumas ir lūžių kietumas yra palyginti mažas. Tinkamas žaliavų dydžio sumažinimas gali pagerinti PCD kietumą ir tvirtumą. Jokių klijų, su grafitu ar kitais anglies šaltiniais, esant ypač aukštai temperatūrai, o aukštas slėgis sudegė į nanoskalės polimero deimantą (NPD). Grafito kaip pirmtako NPD naudojimas yra sunkiausios sąlygos, tačiau sintetinis NPD turi didžiausią kietumą ir geriausias mechanines savybes.
③ grūdų pasirinkimas ir valdymas
Žaliavų deimantų milteliai yra pagrindinis veiksnys, turintis įtakos PCD veikimui. Išankstinis deimantų mikropūnų apdorojimas, pridedant nedidelį kiekį medžiagų, trukdančių nenormaliems deimantų dalelėms augti ir pagrįstas sukepinimo priedų pasirinkimas gali slopinti nenormalių deimantų dalelių augimą.
Aukštas grynas NPD su vienoda struktūra gali efektyviai pašalinti anizotropiją ir dar labiau pagerinti mechanines savybes. Nanografito pirmtakų milteliai, paruošti naudojant didelės energijos rutulinio šlifavimo metodą, buvo naudojami deguonies kiekiui reguliuoti esant aukštai temperatūrai prieš pradedant vertę, paverčiant grafitą į deimantą iki 18 GPA ir 2100–2300 ℃, sukuriant lamelą ir granuliuotą NPD, o kietumas padidėjo sumažėjus Lamella storiui.
④ Vėlyvas cheminis apdorojimas
Toje pačioje temperatūroje (200 ° ℃) ir laikas (20 val.) Lewiso rūgšties-FECL3 kobalto pašalinimo poveikis buvo žymiai geresnis nei vandens, o optimalus HCl santykis buvo 10–15 g / 100 ml. Šiluminis PCD stabilumas pagerėja, nes kobalto pašalinimo gylis padidėja. Dėl šiurkščiavilnių augimo PCD stiprus rūgšties gydymas gali visiškai pašalinti CO, tačiau daro didelę įtaką polimero veikimui; Pridedant TIC ir WC, norint pakeisti sintetinę polikristalinę struktūrą ir derinant su stipriu rūgšties apdorojimu, siekiant pagerinti PCD stabilumą. Šiuo metu PCD medžiagų paruošimo procesas gerėja, produkto tvirtumas yra geras, anizotropija buvo labai pagerinta, realizavo komercinę gamybą, susijusios pramonės šakos greitai vystosi.
(2) PCD ašmenų apdorojimas
① Pjovimo procesas
PCD turi didelį kietumą, gerą atsparumą dėvėjimams ir dideliam pjovimo procesui.
② Suvirinimo procedūra
PDC ir peilio korpusas mechaniniu spaustuku, sukibimu ir litavimu. Brazavimas turi paspausti PDC ant karbido matricos, įskaitant vakuuminį litavimą, vakuuminio difuzijos suvirinimą, aukšto dažnio indukcinį šildymo litavimą, lazerinį suvirinimą ir kt. Aukšto dažnio indukcijos šildymo litavimo metu yra maža sąnaudų ir didelė grąža, ir buvo plačiai naudojama. Suvirinimo kokybė yra susijusi su srautu, suvirinimo lydiniu ir suvirinimo temperatūra. Suvirinimo temperatūra (paprastai žemesnė nei 700 ° ℃) turi didžiausią poveikį, temperatūra yra per aukšta, lengva sukelti PCD grafitizaciją ar net „per daug deginant“, o tai tiesiogiai veikia suvirinimo efektą, o per žema temperatūra sukels nepakankamą suvirinimo stiprumą. Suvirinimo temperatūra gali būti kontroliuojama atsižvelgiant į izoliacijos laiką ir PCD paraudimo gylį.
③ Ašmenų šlifavimo procesas
PCD įrankių šlifavimo procesas yra raktas į gamybos procesą. Paprastai didžiausia ašmenų ir ašmenų vertė yra 5um, o lanko spindulys yra 4um; Priekinis ir galinio pjovimo paviršius užtikrina tam tikrą paviršiaus apdailą ir netgi sumažinkite priekinio pjovimo paviršiaus RA iki 0,01 μm, kad atitiktų veidrodžio reikalavimus, lustų tekėjimą tekėtų išilgai priekinio peilio paviršiaus ir neleidžia prilipti peiliu.
Ašmenų šlifavimo procesą sudaro deimantų šlifavimo ratų mechaninis ašmenų šlifavimas, elektrinis kibirkšties ašmenų šlifavimas (EDG), metalo rišiklio ypač kieto abrazyvinio šlifavimo rato internetinis elektrolitinio apdailos ašmenų šlifavimas (elid), sudėtinis ašmenų šlifavimo apdirbimas. Tarp jų deimantinis šlifavimo ratų mechaninis ašmenų šlifavimas yra pats brandžiausias, plačiausiai naudojamas.
Susiję eksperimentai: ① šiurkščiavilnių dalelių šlifavimo ratas lems rimtą ašmenų griūtį, o šlifavimo rato dalelių dydis mažės, o ašmenų kokybė tampa geresnė; ② šlifavimo rato dalelių dydis yra glaudžiai susijęs su smulkios dalelių ar ultrafinuotų dalelių PCD įrankių ašmenimis, tačiau turi ribotą poveikį šiurkščiavilnių dalelių PCD įrankiams.
Susiję tyrimai namuose ir užsienyje daugiausia dėmesio skiria ašmenų šlifavimo mechanizmui ir procesui. Ašmenų šlifavimo mechanizme dominuoja termocheminis pašalinimas ir mechaninis pašalinimas, o trapus pašalinimas ir nuovargio pašalinimas yra palyginti mažas. Remiantis skirtingų rišamųjų agento deimantų šlifavimo ratų stiprumo ir šilumos atsparumu, pagerinkite šlifavimo rato greitį ir pasukimo dažnį kiek įmanoma, venkite trapumo ir nuovargio pašalinimo, pagerinkite termocheminio pašalinimo dalį ir sumažinkite paviršiaus šiurkštumą. Sauso šlifavimo paviršiaus šiurkštumas yra žemas, tačiau lengvai dėl aukštos apdorojimo temperatūros, nudegimo įrankio paviršiaus,
Ašmenų šlifavimo procesas turi atkreipti dėmesį į: ① Pasirinkite pagrįstus ašmenų šlifavimo proceso parametrus, gali padaryti krašto burnos kokybę puikų, priekinio ir galinio ašmenų paviršiaus apdaila. Tačiau taip pat apsvarstykite didelę šlifavimo jėgą, didelius nuostolius, mažą šlifavimo efektyvumą, didelę kainą; ② Pasirinkite pagrįstą šlifavimo ratų kokybę, įskaitant rišiklio tipą, dalelių dydį, koncentraciją, segtuvą, ratų padažą, esant pagrįstoms sausoms ir drėgnoms ašmenims šlifavimo sąlygoms, gali optimizuoti įrankio priekinį ir galinį kampą, peilio galiuko pasyvumo vertę ir kitus parametrus, tuo pačiu pagerinkite įrankio paviršiaus kokybę.
Skirtingi rišamojo deimantinio šlifavimo ratas turi skirtingas savybes, skirtingą šlifavimo mechanizmą ir poveikį. Dervos rišamojo deimantinio smėlio ratas yra minkštas, šlifavimo daleles lengva nukristi per anksti, nesulaukdami atsparumo šilumai, paviršių lengvai deformuoja šiluma, ašmenų šlifavimo paviršius yra linkęs dėvėti žymes, didelį šiurkštumą; Metalo rišiklio deimantinis šlifavimo ratas yra aštrūs šlifuojant gniuždymą, gerą formą, paviršių, žemą ašmenų šlifavimo paviršiaus šiurkštumą, didesnį efektyvumą, tačiau šlifavimo dalelių rišamosios galimybės patiria savaime suprantamą vargšą, o pjovimo briauną lengva palikti smūgio tarpą, padarydamas rimtą ribinę žalą; Keraminis rišiklio deimantinis šlifavimo ratas turi vidutinį stiprumą, gerą savęs atlikimą, daugiau vidinių porų, faveforų pašalinimo ir šilumos išsklaidymo, gali prisitaikyti prie įvairių aušinimo skysčių, žemos šlifavimo temperatūros, šlifavimo ratas yra mažiau susidėvėjęs, gero formos susilaikymas, aukščiausio efektyvumo tikslumas, tačiau deimantų šlifavimo ir rišimo forma yra tinkama į įrankį. Naudokite pagal perdirbimo medžiagas, visapusišką šlifavimo efektyvumą, abrazyvinį ilgaamžiškumą ir ruošinio paviršiaus kokybę.
Šlifavimo efektyvumo tyrimuose daugiausia dėmesio skiriama produktyvumo ir kontrolės sąnaudų gerinimui. Paprastai malimo greitis Q (PCD pašalinimas per laiką) ir susidėvėjimo santykis G (PCD pašalinimo ir šlifavimo rato nuostolių santykis) naudojamas kaip vertinimo kriterijai.
Vokiečių mokslininkas Kenterio šlifavimo PCD įrankis, turintis pastovų slėgį, testas: ① padidina šlifavimo rato greitį, PDC dalelių dydį ir aušinimo skysčio koncentraciją, šlifavimo greitį ir susidėvėjimo santykį; ② Padidina šlifavimo dalelių dydį, padidina pastovų slėgį, padidina deimanto koncentraciją šlifavimo ratuke, šlifavimo greičio ir susidėvėjimo santykio padidėjimą; ③ rišiklio tipas yra skirtingas, šlifavimo greitis ir susidėvėjimo santykis yra skirtingas. Kenteris PCD įrankio ašmenų šlifavimo procesas buvo sistemingai ištirtas, tačiau ašmenų šlifavimo proceso įtaka nebuvo sistemingai analizuojama.
3. PCD pjovimo įrankių naudojimas ir gedimas
(1) Įrankių pjovimo parametrų pasirinkimas
Pradiniu PCD įrankio laikotarpiu aštrios krašto burna palaipsniui praėjo, o apdirbimo paviršiaus kokybė tapo geresnė. Pasyvavimas gali veiksmingai pašalinti mikro tarpą ir mažus urvus, kuriuos sukelia ašmenų šlifavimas, pagerina pjovimo krašto paviršiaus kokybę ir tuo pačiu suformuoja apskrito krašto spindulį, kad išspaustų ir pataisytų perdirbtą paviršių, taip pagerindama ruošinio paviršiaus kokybę.
PCD įrankio paviršiaus frezavimo aliuminio lydinys, pjovimo greitis paprastai yra 4000 m / min., Paprastai skylių apdorojimas paprastai yra 800 m / min. Tiekimo tūris paprastai rekomenduojamas tarp 0,08–0,15 mm/r. Per didelis pašaro tūris, padidėjusi pjovimo jėga, padidėjęs ruošinio paviršiaus likutinis geometrinis plotas; Per mažas pašaro tūris, padidėjęs pjovimo šiluma ir padidėjęs susidėvėjimas. Pjovimo gylis padidėja, didėja pjovimo jėga, padidėja pjovimo šiluma, mažėja tarnavimo laikas, per didelis pjovimo gylis gali lengvai sukelti ašmenų griūtį; Mažas pjovimo gylis sukels sukietėjimą, susidėvėjimą ir net ašmenų griūtį.
(2) dėvėjimo forma
Įrankių apdorojimo ruošinys, dėl trinties, aukštos temperatūros ir kitų priežasčių, neišvengiama. Deimanto įrankio nusidėvėjimą sudaro trys etapai: pradinė greito susidėvėjimo fazė (dar vadinama pereinamuoju faze), stabilios nusidėvėjimo fazė su pastoviu nusidėvėjimo greičiu ir vėlesnė greito susidėvėjimo fazė. Greito nusidėvėjimo fazė rodo, kad įrankis neveikia ir reikalauja, kad būtų galima atkurti. Pjovimo įrankių susidėvėjimo formos yra klijų (šalto suvirinimo nusidėvėjimas), difuzijos nusidėvėjimas, abrazyvinis nusidėvėjimas, oksidacijos susidėvėjimas ir kt.
Skirtingai nuo tradicinių įrankių, PCD įrankių susidėvėjimo forma yra klijų susidėvėjimas, difuzijos nusidėvėjimas ir polikristalinio sluoksnio pažeidimas. Tarp jų policristalo sluoksnio pažeidimas yra pagrindinė priežastis, pasireiškianti kaip subtilus ašmenų griūtis, kurią sukelia išorinis poveikis arba klijų praradimas PDC, sudarant tarpą, kuris priklauso fiziniam mechaniniam pažeidimui, o tai gali sumažinti apdorojimo tikslumą ir darbinių darbų laužą. PCD dalelių dydis, ašmenų forma, ašmenų kampas, ruošinio medžiaga ir apdorojimo parametrai paveiks ašmenų ašmenų stiprumą ir pjovimo jėgą, o po to padarys policristalo sluoksnio pažeidimą. Inžinerijos praktikoje reikia pasirinkti tinkamą žaliavos dalelių dydį, įrankio parametrus ir apdorojimo parametrus, atsižvelgiant į apdorojimo sąlygas.
4. PCD pjovimo įrankių plėtros tendencija
Šiuo metu PCD įrankio taikymo diapazonas buvo išplėstas nuo tradicinio posūkio iki gręžimo, frezavimo, greitųjų pjovimo ir buvo plačiai naudojamas namuose ir užsienyje. Greitas elektrinių transporto priemonių vystymasis ne tik padarė įtakos tradicinei automobilių pramonei, bet ir sukėlė precedento neturinčius iššūkius įrankių pramonei, ragindamas įrankių pramonę paspartinti optimizavimą ir naujoves.
Platus PCD pjovimo įrankių taikymas pagilino ir skatino pjovimo įrankių tyrimus ir plėtrą. Gilinant tyrimus, PDC specifikacijos tampa vis mažesnės ir mažesnės, grūdų tobulinimo kokybės optimizavimas, našumo vienodumas, šlifavimo greitis ir nusidėvėjimo santykis yra didesnis ir aukštesnis, formos ir struktūros įvairinimas. PCD įrankių tyrimų kryptys apima: ① Tyrimai ir plonas PCD sluoksnis; ② Tyrinėkite ir kuria naujas PCD įrankių medžiagas; ③ Tyrimai siekiant geriau suvirinti PCD įrankius ir dar labiau sumažinti sąnaudas; ④ Tyrimai pagerina PCD įrankių ašmenų šlifavimo procesą, siekiant pagerinti efektyvumą; ⑤ Tyrimai optimizuoja PCD įrankių parametrus ir naudoja įrankius pagal vietines sąlygas; ⑥ Tyrimai racionaliai pasirenka pjaustymo parametrus pagal apdorotas medžiagas.
trumpa santrauka
(1) PCD įrankių pjovimo našumas, kompensuokite daugelio karbido įrankių trūkumą; Tuo pačiu metu kaina yra daug mažesnė nei vieno krištolo deimanto įrankis, moderniai pjaustant, yra perspektyvus įrankis;
(2) Remiantis perdirbtų medžiagų tipu ir našumu, pagrįstas PCD įrankių dalelių dydžio ir parametrų pasirinkimas, kuris yra įrankių gamybos ir naudojimo prielaida,
(3) PCD medžiaga turi didelį kietumą, o tai yra ideali medžiaga peilio apygardai pjaustyti, tačiau ji taip pat sukelia sunkumų pjaustymo įrankių gamyboje. Gaminant, kad būtų galima išsamiai apsvarstyti proceso sunkumus ir tvarkymo poreikius, kad būtų pasiektas geriausias išlaidų našumas;
(4) PCD perdirbimo medžiagos peilių apskrityje, mes turėtume pagrįstai pasirinkti pjovimo parametrus, remdamiesi kiek įmanoma, kad pratęstume įrankio tarnavimo laiką, kad būtų pasiektas įrankio gyvenimo, gamybos efektyvumo ir produkto kokybės pusiausvyra;
(5) Tyrinėkite ir sukurkite naujas PCD įrankių medžiagas, kad įveiktumėte savo būdingus trūkumus
Šis straipsnis gaunamas iš “„Superhard“ medžiagų tinklas"
Pašto laikas: 2012 m. Kovo 25 d
