¿Qué es el diamante policristalino (PCD)?

Introducción al diamante policristalino

El diamante policristalino (PCD) es un material policristalino fabricado mediante la polimerización de micropolvos de diamante a través de aglutinantes metálicos (como Co, Ni, etc.). El diamante policristalino es un tipo especial de producto de pulvimetalurgia, y algunos métodos y medios de la pulvimetalurgia convencional se toman prestados en el método de fabricación. El diamante monocristalino artificial se desarrolla gradualmente después de la década de 1950, y se sintetiza agregando catalizador al grafito como materia prima y mediante alta temperatura y ultra alta presión.

Durante el proceso de sinterización, debido a la adición de aditivos, se forma un puente de unión entre los cristales de PCD con Co, Mo, W, WC y Ni como componentes principales, y el diamante se incrusta firmemente en el fuerte esqueleto formado por la unión. puente. El papel del aglutinante de metal es sujetar el diamante con firmeza y aprovechar al máximo la eficiencia de corte del diamante. Además, debido a que los granos se distribuyen libremente en todas las direcciones, es difícil que las grietas pasen de un grano a otro, lo que hace que la resistencia y tenacidad del PCD mejoren considerablemente.

Características del diamante policristalino

1, dureza ultraalta y resistencia al desgaste: la dureza del material incomparable de la naturaleza de 10,000 HV, la resistencia al desgaste es casi 100 veces mayor que la de los insertos de carburo.

2, cristal de diamante monocristalino anisotrópico diferente superficie de cristal y dirección de cristal de dureza, resistencia al desgaste, resistencia microscópica, rectificado y procesamiento del grado de dificultad y coeficiente de fricción entre el material de la pieza de trabajo, etc. difieren mucho, por lo tanto, el diseño y fabricación de monocristalino herramientas de diamante, debe seleccionar correctamente la dirección del cristal, las materias primas de diamante deben tener orientación de cristal. La elección de la cara delantera y trasera de las herramientas diamantadas es un tema importante en el diseño de herramientas diamantadas monocristalinas.

3, bajo coeficiente de fricción: PCD se inserta en el procesamiento de algunos materiales no ferrosos cuando el coeficiente de fricción que otros insertos es bajo, aproximadamente la mitad del carburo suele ser de aproximadamente 0,2.

4, el borde de corte de PCD es un radio de círculo romo de borde de corte muy afilado generalmente hasta 0.1-0.5um. y las herramientas de diamante de cristal único natural pueden estar en el rango de 0.002-0.005um. Por lo tanto, las herramientas de diamante natural pueden realizar cortes ultrafinos y mecanizados de ultraprecisión.

5, bajo coeficiente de expansión térmica: el coeficiente de expansión térmica del diamante es más pequeño que el del carburo cementado, aproximadamente 1/10 del acero de alta velocidad. por lo tanto, las herramientas de diamante no producen mucha deformación térmica, es decir, el cambio de tamaño de la herramienta causado por el calor de corte es muy pequeño, lo que es especialmente importante para el mecanizado de precisión y ultraprecisión con requisitos de alta precisión dimensional.

Herramientas de diamante PCD

El mecanizado de piezas de trabajo de aluminio con herramientas de diamante PCD tiene las ventajas de una larga vida útil y una alta tasa de remoción de metal, pero la desventaja es que las herramientas son caras y el costo de mecanizado es alto. Este punto ha formado un consenso en la industria de fabricación de maquinaria. Sin embargo, el desarrollo y la aplicación de herramientas PCD han sufrido muchos cambios en los últimos años. Otro cambio de las herramientas PCD es la reducción continua de los costos de procesamiento, en la presión de la competencia del mercado y la mejora del proceso de fabricación de herramientas. Bajo el efecto combinado de la presión competitiva del mercado y la mejora del proceso de fabricación de herramientas, el precio de las herramientas PCD se ha reducido significativamente en más del 50 por ciento. . Estas tendencias han llevado a un aumento en el uso de herramientas PCD en el mecanizado de materiales de aluminio, mientras que la aplicabilidad de las herramientas se rige por los diferentes materiales que se mecanizan.

Cómo utilizar herramientas de diamante policristalino

Recomendamos el uso de grado PCD de grano fino (o grano medio) para procesar materiales de aleación de aluminio sin silicio y con bajo contenido de silicio. El grado PCD de grano grueso se utiliza para procesar material de aleación de aluminio con alto contenido de silicio. Si el acabado de la superficie de la pieza de trabajo procesada por fresado no cumple con los requisitos, la superficie de la pieza de trabajo se puede recortar utilizando un inserto de corte con un tamaño de grano más pequeño para obtener un acabado de superficie satisfactorio.

La aplicación correcta de insertos de diamante es un requisito previo para obtener resultados de procesamiento satisfactorios. Aunque las causas específicas de la falla de la herramienta varían, generalmente se deben a un uso incorrecto del objeto o método de uso. Al pedir plaquitas de PCD, el usuario debe comprender correctamente el rango de adaptación de la herramienta. Por ejemplo, cuando se procesan piezas de trabajo de metal ferroso (como acero inoxidable) con insertos de PCD, dado que el diamante es muy fácil de reaccionar químicamente con el carbono en el acero, provocará un desgaste rápido de los insertos de PCD, por lo tanto, la elección correcta para el procesamiento. el acero endurecido debe ser insertos de PCBN.

En términos generales, para reducir la fuerza de corte y evitar la generación de tumores de viruta, los insertos de PCD deben usar un ángulo de corte positivo. Pero en el procesamiento de aleaciones de aluminio con alto contenido de silicio (especialmente en el uso de insertos de diamante en lugar de herramientas de carburo para el procesamiento), el ángulo posterior del inserto PCD es mejor que las herramientas originales de carburo utilizadas (como 250) ángulo posterior ligeramente reducido, para para mejorar el filo de corte del inserto de PCD en el rendimiento de corte de aleación de aluminio con alto contenido de silicio. El ángulo frontal positivo del inserto PCD tampoco es demasiado grande, porque cuanto mayor sea el ángulo frontal de la herramienta, menor será la resistencia del filo, en otras palabras, cuanto menor sea el ángulo posterior del inserto PCD, mayor será la resistencia del filo. Para aumentar al máximo la resistencia del filo de corte bajo la premisa de garantizar el ángulo de corte positivo de la herramienta, soldamos el inserto CNMX con ángulo frontal negativo a la punta de la herramienta PCD y formamos un ángulo de corte positivo, de manera que el ángulo frontal negativo del inserto proporciona una alta resistencia al filo de corte sin afectar el corte normal de la herramienta. Al preparar el filo de los insertos de PCD, no es necesario realizar demasiado proceso para la punta de diamante. Para las fresas de PCD, el borde de corte se puede afilar ligeramente, además, hacer que el borde de corte produzca una cierta inclinación axial también ayuda a mejorar el rendimiento de corte de las herramientas de PCD.