Изкуственият монокристален диамант постепенно се разработва след 50-те години на миналия век.Той се синтезира от графит като суровина, добавен с катализатор и подложен на висока температура и свръхвисоко налягане.Изкуственият поликристален диамант (PCD) е поликристален материал, образуван от полимеризацията на диамантен прах с помощта на метални свързващи вещества като Co, Ni и др. Изкуственият поликристален диамант е специален вид продукт на праховата металургия, който се основава на някои методи и средства на конвенционалния прах металургията в метода на производство.
По време на процеса на синтероване, поради добавянето на добавки, свързващ мост, съставен главно от Co, Mo, W, WC и Ni, се образува между PCD кристали, а диамантите са здраво вградени в здравата рамка, образувана от свързващия мост.Функцията на металното свързващо вещество е да държи здраво диаманта и да използва напълно неговата ефективност на рязане.В допълнение, поради свободното разпределение на зърната в различни посоки, е трудно пукнатините да се разпространяват от едно зърно в друго, което значително подобрява здравината и издръжливостта на PCD.
В този брой ще обобщим накратко някои от характеристиките наPCD вложка.
1. Изключително висока твърдост и устойчивост на износване: несравними по природа, материалите имат твърдост до 10000HV, а тяхната устойчивост на износване е почти сто пъти по-голяма от тази на карбидната вложка;
2. Твърдостта, устойчивостта на износване, микроякостта, трудността при смилане и коефициентът на триене между анизотропните монокристални диамантени кристали и материалите на детайла варират значително в различните кристални равнини и ориентации.Следователно, когато се проектират и произвеждат монокристални диамантени инструменти, е необходимо да се избере правилно посоката на кристала и трябва да се извърши ориентация на кристала за диамантени суровини.Изборът на предната и задната режещи повърхности на PCD режещите инструменти е важен въпрос при проектирането на монокристални PCD стругови инструменти;
3. Нисък коефициент на триене: Диамантените вложки имат по-нисък коефициент на триене при обработката на някои материали от цветни метали в сравнение с други вложки, който е около половината от този на карбидите, обикновено около 0,2.
4. PCD режещият ръб е много остър и тъпият радиус на режещия ръб обикновено може да достигне 0,1-0,5 um.А естествените монокристални диамантени инструменти могат да се използват в диапазона от 0,002-0,005um.Следователно инструментите с естествен диамант могат да извършват ултратънко рязане и ултра прецизна обработка.
5. Коефициентът на топлинно разширение на диаманта с по-нисък коефициент на топлинно разширение е по-малък от този на циментирания карбид, около 1/10 от този на бързорежещата стомана.Следователно, диамантените режещи инструменти не произвеждат значителна термична деформация, което означава, че промяната в размера на инструмента, причинена от топлината на рязане, е минимална, което е особено важно за прецизна и ултра прецизна обработка с високи изисквания за прецизност на размерите.
Приложение на диамантени режещи инструменти
PCD вложкаизползва се най-вече за високоскоростно рязане/пробиване/фрезоване на цветни метали и материали от цветни метали, подходящи за обработка на различни устойчиви на износване неметални материали като стъклени влакна и керамични материали;Различни цветни метали: алуминий, титан, силиций, магнезий и др., както и различни довършителни процеси на цветни метали;
Недостатъци: слаба термична стабилност.Въпреки че е режещият инструмент с най-висока твърдост, ограниченото му състояние е под 700 ℃.Когато температурата на рязане надвиши 700 ℃, тя ще загуби първоначалната си свръхвисока твърдост.Ето защо диамантените инструменти не са подходящи за обработка на черни метали.Поради лошата химическа стабилност на диамантите, въглеродният елемент в диамантите ще взаимодейства с железните атоми при високи температури и ще се преобразува в графитна структура, което значително ще увеличи повредата на инструментите.
Време на публикуване: 17 май-2023 г