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人工合成金刚石替换自然金刚石制作刀具

  • Classification:行业资讯
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  • Source:
  • Release time:2020-04-08
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[Summary]现在,单晶金刚石、PCD(或PCD/CC)、以及CVD金刚石均乐成用作车刀、镗刀、钻头、铰刀、铣刀、成形刀和切齿刀具等切削部分的制作质料  。

人工合成金刚石替换自然金刚石制作刀具

[Summary]现在,单晶金刚石、PCD(或PCD/CC)、以及CVD金刚石均乐成用作车刀、镗刀、钻头、铰刀、铣刀、成形刀和切齿刀具等切削部分的制作质料  。

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  现在,单晶金刚石、PCD(或PCD/CC)、以及CVD金刚石均乐成用作车刀、镗刀、钻头、铰刀、铣刀、成形刀和切齿刀具等切削部分的制作质料  。

  金刚石质料的品种必需凭证所加工质料的性子和加工要求来选择,除知足手艺要求外,还应知足经济和环保性能的要求  。

  PCD和PCD/CC质料

  PCD和PCD/CC是生产中最常用的金刚石质料,它不但适用通 ;导庸ち煊,还普遍地应用在汽车、摩托车、高速列车、石油、化工、修建、木料加工以及航空航天等工业部分  。在汽车和摩托车领域中,PCD和PCD/CC适用于加工发念头铝合金活塞的裙部、销孔、汽缸体、变速箱、化油器等耐磨零部件  。而这些零部件大多是含矽量较高(Si>12%)的铝基复合质料,其内高硬度的硬质颗粒(如SiC的硬度高达3000~3500HV)漫衍在铝合金基体中,犹如砂轮中的磨粒一样会对刀具的切削刃起刮磨和攻击作用,而使切削刃很快磨损  。硬质颗粒的硬度越高、颗粒的尺寸越大、颗粒的数目越多,则刀具磨损越快  。因此,用古板的硬质合金刀具很难举行加工,刀具寿命很低或基础无法使用  。金刚石是天下上已知的最硬物质,现实使用证实,它是加工铝基复合质料的最佳刀具质料  。

  用PCD金刚石加工铝基复合质料,其切削速率可达800~1000m/min,刀具寿命可比硬质合金高几倍甚至几十倍,加工外貌粗糙度值可达Ra0.025~0.012μm  。图2所示为用PCD刀具钻加工20%SiCυ的铝基复合质料螺旋泵壳的应用实例  。

  用PCD(或PCD/CC)刀具加工碳纤维和玻璃纤维增强塑料(FRP)时,切屑成粉状,切削温度低,且切削长度为K类硬质合金刀具的10倍,而磨损却不到硬质合金刀具的1/3  。

  PCD(或PCD/CC)刀具也适用于加工预烧後的硬质合金和耐磨的非金属质料,如陶瓷、橡胶、石墨、玻璃和种种耐磨木料等  。

  PCD刀具的性能主要取决于它的应用场合和所涉及的加工历程,但选择适当的牌号和颗粒尺寸也会对其爆发影响  。差别品种的PCD刀片,由于其组成成份差别,切削性能有很大的差别,选用时须加以注重  。

  现在PCD刀片不像硬质合金那样在国际上有统一的分类,各生产厂都有各自的品种与牌号,使用时须参照厂家样品来选择  。

  DeBeers公司生产的PCD刀片有002、010和025几种,晶粒的平均尺寸划分为2μm(细晶粒)、10μm(中晶粒)和25μm(粗晶粒)  。晶粒尺寸越大则磨性越好,刀具寿命越高,但切削刃较粗糙,刃口质量差,难以制成高精度刀具;中晶粒一样平常作为机械加工的通用牌号;细晶粒刀具的切削刃的刃口钝圆半径小,易加工出优异的外貌质量  。因而现在聚晶的晶粒一直细化,并已有1μm甚至有0.5μm以下的细晶,需凭证粗、精加工等差别工序要求,选用差别巨细的晶粒  。

  单晶金刚石刀具质料

  单晶金刚石与PCD(或PCD/CC)以及PCD(或PCD/CC)与CVD金刚石之间能很好地相互增补,也保存着一些相互交织的应用领域  。

  单晶金刚石切出的工件外貌呈一连状,而用PCD切出的工件外貌泛起出微米量级的不一连状态,因此PCD只适用于通俗的机械加工领域,关于一些有特殊要求的抛光工艺,如制备Al2O3镜面时,只有使用自然单晶金刚石才华抵达所要求的外貌粗糙度和尺寸公差  。

  自然金刚石中较少见大尺寸金刚石,但人工合成大尺寸金刚石现在已经成为可能  。用其加工高耐磨的层状木板时,其性能要优于PCD金刚石,不会引起刃口过早钝化  。在加工铝基复合质料时,既可接纳PCD也可使用TFD(CVD厚膜)  。图3所示为用PCD与TFD两种金刚石加工40%SiCυA356MMC质料时的刀具磨损曲綫  。图3试验时接纳的切削条件为:切削速率400m/min,进给量为0.05mm/r,背吃刀量(切削深度)0.5mm,加切削液  。由实验可知,加工40%SiCυ铝基复合质料,使用厚膜金刚石TFD的效果最好,PCD025次之,PCD002刀具的使用寿命最低  。

  由于种种金刚石在顺应面上的互补性,金刚石刀具可加工规模有所扩展,人工合成金刚石替换自然金刚石,CVD金刚石替换PCD金刚石的趋势也日渐显着  。切削加工也由此而进入了一个可实现高效、经济加工的新时期,其替换水平决议于手艺和经济两方面因素,尤其是刀片的成型、刃磨和焊的难易水平将直接影响金刚石刀具的价钱和性能  。

  通常PCD刀具适合于粗加工和要求刀具有较高断裂韧性的生产中,CVD厚膜和单晶金刚石刀具多用於高速精加工和半精加工  。

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