Superkietos įrankių medžiagos – tai superkietos medžiagos, kurios gali būti naudojamos kaip pjovimo įrankiai. Šiuo metu jas galima suskirstyti į dvi kategorijas: deimantinius pjovimo įrankius ir kubinius boro nitridus. Yra penkios pagrindinės naujų medžiagų rūšys, kurios jau buvo pritaikytos arba yra bandomos.
(1) Natūralus ir dirbtinis sintetinis didelis monokristalinis deimantas
(2) Polideimantinis (PCD) ir polideimantinis kompozitinis (PDC) diskas
(3) CVD deimantas
(4) Polikristalinis kubinis boro amoniakas (PCBN);
(5) CVD kubinio boro amoniako danga
1, natūralus ir sintetinis didelis monokristalas deimantas
Natūralus deimantas yra vienodos kristalinės struktūros be vidinių grūdelių ribų, todėl įrankio briauna teoriškai gali pasiekti atominį lygumą ir aštrumą, pasižymi dideliu pjovimo gebėjimu, dideliu tikslumu ir maža pjovimo jėga. Natūralaus deimanto kietumas, atsparumas dilimui, atsparumas korozijai ir cheminis stabilumas užtikrina ilgą įrankio tarnavimo laiką, gali užtikrinti ilgą įprastą pjovimą ir sumažinti įrankio nusidėvėjimo įtaką apdirbamų detalių tikslumui, o didelis šilumos laidumas gali sumažinti pjovimo temperatūrą ir detalių terminę deformaciją. Dėl puikių natūralaus didelio monokristalo deimanto savybių galima patenkinti daugumą įrankių medžiagoms keliamų tikslumo ir itin tikslaus pjovimo reikalavimų. Nors jo kaina yra didelė, jis vis dar pripažįstamas kaip ideali tiksli ir itin tiksli įrankių medžiaga, gali būti plačiai naudojamas branduolinių reaktorių ir kitų aukštųjų technologijų srityje veidrodžių, raketų, kompiuterių standžiųjų diskų substratų, greitintuvų elektroninių patrankų itin tikslaus apdirbimo, tradicinių laikrodžių dalių, papuošalų, rašiklių, metalinių pakuočių dekoravimo tiksliojo apdirbimo ir kt. srityse. Be to, jis taip pat gali būti naudojamas oftalmologijos, smegenų chirurgijos skalpelių, itin plonų biologinių peiliukų ir kitų medicinos įrankių gamybai. Dabartinė aukštos temperatūros ir aukšto slėgio technologijų plėtra leidžia paruošti tam tikro dydžio didelius monokristalius deimantus. Šios deimantinių įrankių medžiagos privalumas yra geras dydis, forma ir konsistencija, kurios nepasiekia natūralių deimantų gaminiai. Dėl didelių dalelių natūralių deimantų pasiūlos trūkumo ir didelės kainos, sintetinės didelių dalelių monokristalų deimantinės įrankių medžiagos, naudojamos itin tiksliam pjovimui kaip natūralių didelių monokristalų deimantų pakaitalas, pritaikymas bus sparčiai plėtojamas.
2. Polikristalinis deimantas (PCD) ir polikristalinis deimantų kompozicinis diskas (PDC), palyginti su dideliais monokristalais deimantais, kaip įrankių medžiaga, turi šiuos privalumus: (1) grūdelių išdėstymas yra netvarkingas, izotropinis, paviršius neskilinėja. Todėl jis, skirtingai nei dideli monokristaliniai deimantai, turi skirtingą kristalo paviršiaus stiprumą ir kietumą.
Ir atsparumas dilimui yra labai skirtingas, ir dėl skilimo paviršiaus egzistavimo jis yra trapus.
(2) pasižymi dideliu stiprumu, ypač PDC įrankių medžiaga dėl karbido matricos pagrindo ir didelio atsparumo smūgiams, smūgio metu suskils tik smulkūs grūdeliai, kitaip nei monokristalų deimantai, todėl PCD arba PDC įrankiai gali būti naudojami ne tik tiksliam pjovimui ir įprastam pusiau tiksliam apdirbimui, bet ir dideliam grubiam apdirbimui bei pertraukiamam apdirbimui (pvz., frezavimui ir kt.), o tai labai išplečia deimantinių įrankių medžiagų naudojimo diapazoną.
(3) Didelis PDC įrankio ruošinys gali būti paruoštas, kad atitiktų didelių apdirbimo įrankių, tokių kaip freza, poreikius.
(4) Galima pagaminti specialias formas, kad būtų patenkinti skirtingo apdorojimo poreikiai. Tobulėjant PDC įrankių ruošiniams ir apdorojimo technologijoms, tokioms kaip elektros kibirkštinis pjovimas, lazerinis pjovimas, galima apdirbti ir formuoti trikampio, silkės kaulo, frontono ir kitas specialios formos ašmenų ruošinius. Siekiant patenkinti specialių pjovimo įrankių poreikius, jie taip pat gali būti suprojektuoti kaip apvynioti, sumuštiniai ir ritininiai PDC įrankių ruošiniai.
(5) Produkto veikimą galima suprojektuoti arba numatyti, o produktui suteikiamos reikiamos savybės, kad jis būtų pritaikytas konkrečiam naudojimui. Pavyzdžiui, pasirinkus smulkiagrūdę PDC įrankio medžiagą, galima pagerinti įrankio briaunų kokybę; stambiagrūdė PDC įrankio medžiaga gali pagerinti įrankio patvarumą.
Apibendrinant galima teigti, kad tobulėjant PCD ir PDC įrankių medžiagoms, PCD ir PDC įrankių taikymas sparčiai išsiplėtė daugelyje gamybos sričių.
Spalvotųjų metalų (aliuminio, aliuminio lydinių, vario, vario lydinių, magnio lydinių, cinko lydinių ir kt.), karbido, keramikos, nemetalinių medžiagų (plastiko, kietosios gumos, anglies strypų, medienos, cemento gaminių ir kt.), kompozicinių medžiagų (pvz., pluoštu armuoto plastiko, CFRP, metalo matricos kompozitų, MMC) pjaustymas pramonėje yra plačiai naudojamas, ypač automobilių ir medienos apdirbimo pramonėje, ir tapo tradiciniu karbidu kaip aukštos kokybės alternatyva.
Įrašo laikas: 2025 m. kovo 27 d.
