Что такое поликристаллический алмаз (PCD)?

Введение в поликристаллический алмаз

Поликристаллический алмаз (PCD) представляет собой поликристаллический материал, полученный путем полимеризации алмазного микропорошка через металлические связующие (такие как Co, Ni и др.). Поликристаллический алмаз представляет собой особый вид продукта порошковой металлургии, и в способе его изготовления заимствованы некоторые методы и средства традиционной порошковой металлургии. Искусственный монокристаллический алмаз постепенно разрабатывается после 1950-х годов, который синтезируется путем добавления катализатора к графиту в качестве сырья и при высокой температуре и сверхвысоком давлении.

В процессе спекания за счет добавления добавок между кристаллами ПКА с основными компонентами Co, Mo, W, WC и Ni образуется связующий мостик, а алмаз прочно внедряется в прочный каркас, образованный связующим мост. Роль металлического связующего заключается в том, чтобы прочно удерживать алмаз и полностью раскрывать режущую способность алмаза. Кроме того, поскольку зерна свободно распределяются во всех направлениях, трещинам трудно переходить от одного зерна к другому, что значительно повышает прочность и ударную вязкость PCD.

Особенности поликристаллического алмаза

1, сверхвысокая твердость и износостойкость: несравненная твердость природного материала 10 000 HV, износостойкость почти в 100 раз выше, чем у твердосплавных вставок.

2, анизотропный монокристаллический кристалл алмаза с различной поверхностью кристалла и направлением твердости кристалла, износостойкостью, микроскопической прочностью, шлифованием и обработкой, степенью сложности и коэффициентом трения между материалом заготовки и т. д. сильно различаются, поэтому проектирование и производство монокристаллического алмазные инструменты должны правильно выбрать направление кристалла, алмазное сырье должно иметь ориентацию кристалла. Выбор передней и задней поверхностей алмазных инструментов является важным вопросом при разработке монокристаллических алмазных инструментов.

3, низкий коэффициент трения: вставки PCD при обработке некоторых цветных материалов, когда коэффициент трения ниже, чем у других вставок, около половины карбида обычно составляет около 0,2.

4, режущая кромка PCD очень острая режущая кромка с тупым радиусом окружности, как правило, до 0,1-0,5 мкм. и природные монокристаллические алмазные инструменты могут находиться в диапазоне 0,002-0,005 мкм. Таким образом, инструменты из природного алмаза могут выполнять сверхтонкую резку и сверхточную обработку.

5, низкий коэффициент теплового расширения: коэффициент теплового расширения алмаза меньше, чем у цементированного карбида, около 1/10 быстрорежущей стали. поэтому алмазные инструменты не вызывают большой термической деформации, то есть изменение размера инструмента, вызванное теплом резания, очень мало, что особенно важно для прецизионной и сверхточной обработки с высокими требованиями к размерной точности.

Алмазный инструмент с ПКА

Обработка алюминиевых заготовок алмазными инструментами из поликристаллического алмаза имеет преимущества, заключающиеся в длительном сроке службы инструмента и высокой скорости съема металла, но недостатком является то, что инструменты дороги и стоимость обработки высока. Этот момент сформировал консенсус в машиностроительной промышленности. Однако в последние годы разработка и применение инструментов PCD претерпели множество изменений. Еще одним изменением инструментов PCD является постоянное снижение затрат на обработку, давление конкуренции на рынке и улучшение процесса производства инструментов. В результате комбинированного воздействия давления конкуренции на рынке и улучшения процесса производства инструментов цена на инструменты PCD значительно снизилась более чем на 50 процентов. . Эти тенденции привели к увеличению использования инструментов из поликристаллического алмаза при обработке алюминиевых материалов, в то время как применимость инструментов определяется различными обрабатываемыми материалами.

Как пользоваться поликристаллическими алмазными инструментами

Мы рекомендуем использовать мелкозернистый (или среднезернистый) сплав PCD для обработки материалов из алюминиевых сплавов без кремния и с низким содержанием кремния. Крупнозернистый сплав PCD используется для обработки материала из алюминиевого сплава с высоким содержанием кремния. Если чистота поверхности заготовки, обработанной фрезерованием, не соответствует требованиям, поверхность заготовки можно обработать с помощью триммерной вставки с меньшим размером зерна для получения удовлетворительной чистоты поверхности.

Правильное применение алмазных вставок является предпосылкой для получения удовлетворительных результатов обработки. Хотя конкретные причины поломки инструмента различаются, обычно они связаны с неправильным использованием объекта или метода использования. При заказе вставок из поликристаллического алмаза пользователь должен правильно понимать диапазон адаптации инструмента. Например, при обработке заготовки из черного металла (например, нержавеющей стали) вставками из ПКА, поскольку алмаз очень легко вступает в химическую реакцию с углеродом в стали, это приведет к быстрому износу вставок из ПКА, поэтому правильный выбор для обработки в закаленной стали должны быть вставки PCBN.

Вообще говоря, чтобы уменьшить силу резания и предотвратить образование сколов, пластины из поликристаллического алмаза должны использовать положительный угол резания. Но при обработке алюминиевого сплава с высоким содержанием кремния (особенно при использовании алмазных вставок вместо карбидных инструментов для обработки) угол наклона пластины из поликристаллического алмаза лучше, чем у оригинальных инструментов из карбида, используемых с задним углом (например, 250), немного уменьшенный, чтобы для улучшения режущей кромки пластины из поликристаллического алмаза при резке алюминиевого сплава с высоким содержанием кремния. Положительный передний угол вставки из PCD также не слишком велик, потому что чем больше передний угол инструмента, тем ниже прочность режущей кромки, другими словами, чем меньше задний угол вставки из PCD, тем выше прочность режущей кромки. Чтобы максимально увеличить прочность режущей кромки при обеспечении положительного угла резания инструмента, мы приварили пластину CNMX с отрицательным передним углом к вершине инструмента из поликристаллического алмаза и сформировали положительный угол резания, так что отрицательный передний угол пластины обеспечивает высокую прочность режущей кромки, не влияя на нормальную режущую способность инструмента. При подготовке режущей кромки пластин из поликристаллического алмаза нет необходимости слишком сильно обрабатывать алмазный наконечник. Для фрез PCD режущая кромка может быть слегка заточена, кроме того, создание определенного осевого наклона режущей кромки также помогает улучшить режущие характеристики инструментов PCD.