Qu'est-ce que le diamant polycristallin (PCD) ?

Introduction au diamant polycristallin

Le diamant polycristallin (PCD) est un matériau polycristallin fabriqué en polymérisant une micropoudre de diamant à travers des liants métalliques (tels que Co, Ni, etc.). Le diamant polycristallin est un type spécial de produit de la métallurgie des poudres, et certains procédés et moyens de la métallurgie des poudres conventionnelle sont empruntés dans le procédé de fabrication. Le diamant monocristallin artificiel est progressivement développé après les années 1950, qui est synthétisé en ajoutant un catalyseur au graphite comme matière première et par haute température et ultra-haute pression.

Pendant le processus de frittage, en raison de l'ajout d'additifs, un pont de liaison est formé entre les cristaux de PCD avec Co, Mo, W, WC et Ni comme composants principaux, et le diamant est fermement intégré dans le squelette solide formé par la liaison. pont. Le rôle du liant métallique est de maintenir fermement le diamant et de faire jouer pleinement l'efficacité de coupe du diamant. De plus, comme les grains sont librement répartis dans toutes les directions, il est difficile pour les fissures de passer d'un grain à l'autre, ce qui améliore considérablement la résistance et la ténacité du PCD.

Caractéristiques du diamant polycristallin

1, dureté ultra-élevée et résistance à l'usure: dureté incomparable du matériau naturel de 10 000 HV, la résistance à l'usure est près de 100 fois supérieure à celle des inserts en carbure.

2, cristal de diamant monocristallin anisotrope surface cristalline différente et direction cristalline de dureté, résistance à l'usure, résistance microscopique, meulage et traitement du degré de difficulté et du coefficient de frottement entre le matériau de la pièce, etc. diffèrent considérablement, par conséquent, la conception et la fabrication de monocristallin outils diamantés, doivent sélectionner correctement la direction du cristal, les matières premières diamantées doivent être orientées cristal. Le choix de la face d'outil avant et arrière des outils diamantés est une question importante dans la conception d'outils diamantés monocristallins.

3, faible coefficient de frottement : inserts PCD dans le traitement de certains matériaux non ferreux lorsque le coefficient de frottement que d'autres inserts sont faibles, environ la moitié du carbure est généralement d'environ 0,2.

4, le bord de coupe PCD est un rayon de cercle émoussé de bord de coupe très pointu généralement jusqu'à 0.1-0.5um. et les outils diamantés monocristallins naturels peuvent être compris entre 0,002 et 0,005 um. Par conséquent, les outils en diamant naturel peuvent effectuer des coupes ultra-fines et des usinages ultra-précis.

5, faible coefficient de dilatation thermique : le coefficient de dilatation thermique du diamant est inférieur à celui du carbure cémenté, environ 1/10 de l'acier rapide. par conséquent, les outils diamantés ne produisent pas beaucoup de déformation thermique, c'est-à-dire que le changement de taille d'outil causé par la chaleur de coupe est très faible, ce qui est particulièrement important pour l'usinage de précision et d'ultra-précision avec des exigences de précision dimensionnelle élevées.

Outils diamantés PCD

L'usinage de pièces en aluminium avec des outils diamantés PCD présente les avantages d'une longue durée de vie et d'un taux d'enlèvement de métal élevé, mais l'inconvénient est que les outils sont chers et que le coût d'usinage est élevé. Ce point a fait consensus dans l'industrie de la fabrication de machines. Cependant, le développement et l'application des outils CPD ont subi de nombreux changements ces dernières années. Un autre changement des outils PCD est la réduction continue des coûts de traitement, dans la pression concurrentielle du marché et l'amélioration des processus de fabrication d'outils Sous l'effet combiné de la pression concurrentielle du marché et de l'amélioration des processus de fabrication d'outils, le prix des outils PCD a chuté de manière significative de plus de 50 pour cent . Ces tendances ont conduit à une augmentation de l'utilisation des outils PCD dans l'usinage des matériaux en aluminium, tandis que l'applicabilité des outils est régie par les différents matériaux usinés.

Comment utiliser les outils diamantés polycristallins

Nous recommandons l'utilisation d'une nuance PCD à grain fin (ou à grain moyen) pour traiter les matériaux en alliage d'aluminium sans silicium et à faible teneur en silicium. La qualité PCD à grain grossier est utilisée pour traiter les alliages d'aluminium à haute teneur en silicium. Si la finition de surface de la pièce usinée par fraisage ne répond pas aux exigences, la surface de la pièce peut être rognée à l'aide d'une plaquette de rognage avec une granulométrie plus petite pour obtenir une finition de surface satisfaisante.

L'application correcte des inserts diamantés est une condition préalable pour obtenir des résultats de traitement satisfaisants. Bien que les causes spécifiques de défaillance de l'outil varient, elles sont généralement dues à une mauvaise utilisation de l'objet ou de la méthode d'utilisation. Lors de la commande d'inserts PCD, l'utilisateur doit bien appréhender la plage d'adaptation de l'outil. Par exemple, lors du traitement de pièces en métal ferreux (comme l'acier inoxydable) avec des inserts en PCD, car le diamant est très facile à réagir chimiquement avec le carbone dans l'acier, cela entraînera une usure rapide des inserts en PCD, par conséquent, le bon choix pour le traitement l'acier trempé doit être des inserts PCBN.

D'une manière générale, afin de réduire la force de coupe et d'empêcher la génération d'une tumeur de puce, les inserts PCD doivent utiliser un angle de coupe positif. Mais dans le traitement de l'alliage d'aluminium à haute teneur en silicium (en particulier dans l'utilisation d'inserts en diamant au lieu d'outils en carbure pour le traitement), l'angle arrière de l'insert PCD est meilleur que les outils en carbure d'origine utilisés angle arrière (tel que 250) légèrement réduit, afin pour améliorer l'arête de coupe de la plaquette PCD sur les performances de coupe des alliages d'aluminium à haute teneur en silicium. L'angle avant positif de la plaquette PCD n'est pas non plus trop grand, car plus l'angle avant de l'outil est grand, plus la résistance de l'arête de coupe est faible, en d'autres termes, plus l'angle arrière de la plaquette PCD est petit, plus la résistance de l'arête de coupe est élevée. Afin d'augmenter la résistance de l'arête de coupe autant que possible sous le principe de garantir l'angle de coupe positif de l'outil, nous avons soudé l'insert CNMX avec un angle avant négatif à la pointe de l'outil PCD et avons formé un angle de coupe positif, de sorte que l'angle avant négatif de la plaquette offre une résistance élevée de l'arête de coupe sans affecter la coupe normale de l'outil. Lors de la préparation de l'arête de coupe des plaquettes PCD, il n'est pas nécessaire de faire trop de processus pour la pointe diamant. Pour les fraises PCD, l'arête de coupe peut être légèrement affûtée. De plus, faire en sorte que l'arête de coupe produise une certaine inclinaison axiale contribue également à améliorer les performances de coupe des outils PCD.