Zouti PCD a fèt ak yon pwent kouto dyaman polikristalin ak yon matris carbure ki te sibi sinterizasyon tanperati ki wo ak presyon ki wo. Li pa sèlman pwofite tout avantaj tankou gwo dite, gwo konduktivite tèmik, ti koyefisyan friksyon, ti koyefisyan ekspansyon tèmik, ti afinite ak metal ak non-metal, gwo modil elastik, pa gen sifas fann, izotropik, men tou li pran an kont gwo fòs alyaj di a.
Estabilite tèmik, rezistans enpak ak rezistans mete se prensipal endikatè pèfòmans PCD. Paske li sitou itilize nan anviwònman tanperati ki wo ak estrès ki wo, estabilite tèmik se bagay ki pi enpòtan. Etid la montre ke estabilite tèmik PCD a gen yon gwo enpak sou rezistans mete ak rezistans enpak li. Done yo montre ke lè tanperati a pi wo pase 750 ℃, rezistans mete ak rezistans enpak PCD a jeneralman diminye pa 5% -10%.
Eta kristal PCD a detèmine pwopriyete li yo. Nan mikwoestrikti a, atòm kabòn yo fòme lyezon kovalan ak kat atòm adjasan, yo jwenn estrikti tetraedrik la, epi answit fòme kristal atomik la, ki gen yon oryantasyon ak yon fòs lyezon fò, epi yon dite ki wo. Endis pèfòmans prensipal PCD yo se jan sa a: ① dite a ka rive nan 8000 HV, 8-12 fwa pi wo pase kabid la; ② konduktivite tèmik la se 700W / mK, 1.5-9 fwa pi wo pase PCBN ak kwiv; ③ koyefisyan friksyon an jeneralman se sèlman 0.1-0.3, pi ba anpil pase 0.4-1 kabid la, sa ki diminye fòs koupe a anpil; ④ koyefisyan ekspansyon tèmik la se sèlman 0.9x10-6-1.18x10-6,1 / 5 kabid la, sa ki ka diminye defòmasyon tèmik la epi amelyore presizyon pwosesis la; ⑤ materyèl ki pa metalik yo gen mwens afinite pou fòme nodil.
Nitrid bor kib la gen yon gwo rezistans oksidasyon epi li ka trete materyèl ki gen fè, men dite a pi ba pase dyaman monokristal, vitès pwosesis la ralanti epi efikasite a ba. Dyaman monokristal la gen yon dite ki wo, men rezistans li pa ase. Anizotropi a fè li fasil pou disosye sou sifas (111) anba enpak fòs ekstèn, epi efikasite pwosesis la limite. PCD se yon polimè sentetize pa patikil dyaman gwosè mikwon pa sèten mwayen. Natirèl kaotik akimilasyon dezòdone patikil yo mennen nan nati izotropik makroskopik li, epi pa gen okenn sifas direksyonèl ak fann nan fòs tansyon an. Konpare ak dyaman monokristal la, limit grenn PCD a efektivman diminye anizotropi a epi optimize pwopriyete mekanik yo.
1. Prensip konsepsyon zouti koupe PCD yo
(1) Seleksyon rezonab gwosè patikil PCD yo
Teyorikman, PCD ta dwe eseye rafine grenn yo, epi distribisyon aditif ant pwodwi yo ta dwe osi inifòm ke posib pou simonte anizotropi a. Chwa gwosè patikil PCD a gen rapò tou ak kondisyon pwosesis yo. Anjeneral, PCD ki gen gwo rezistans, bon rezistans, bon rezistans enpak ak grenn amann ka itilize pou fini oswa super fini, epi PCD ki gen grenn koryas ka itilize pou machinasyon jeneral ki graj. Gwosè patikil PCD a ka afekte pèfòmans zouti a anpil sou mete. Literati ki enpòtan yo montre ke lè grenn materyèl bwit la gwo, rezistans mete a ogmante piti piti ak diminisyon gwosè grenn nan, men lè gwosè grenn nan piti anpil, règ sa a pa aplikab.
Eksperyans ki gen rapò yo te chwazi kat poud dyaman ak gwosè patikil mwayèn 10um, 5um, 2um ak 1um, epi yo te konkli ke: ① Avèk diminisyon gwosè patikil matyè premyè a, Co difize pi inifòm; avèk diminisyon ②, rezistans mete ak rezistans chalè PCD a diminye piti piti.
(2) Chwa rezonab pou fòm bouch lam la ak epesè lam la
Fòm bouch lam la gen ladan l sitou kat estrikti: kwen envèse, sèk mou, sèk mou konpoze kwen envèse ak ang byen file. Estrikti angilè byen file a fè kwen an byen file, vitès koupe a rapid, sa ka diminye fòs koupe a ak bav yo anpil, amelyore kalite sifas pwodwi a, li pi apwopriye pou alyaj aliminyòm ki ba nan Silisyòm ak lòt dite ki ba, fini inifòm metal ki pa fè. Estrikti wonn obtiz la ka pasive bouch lam la, fòme yon ang R, anpeche lam la kraze efektivman, li apwopriye pou pwosesis alyaj aliminyòm mwayen / wo Silisyòm. Nan kèk ka espesyal, tankou pwofondè koupe ki pa twò fon ak ti alimantasyon kouto, estrikti wonn mou a pi pito. Estrikti kwen envèse a ka ogmante kwen yo ak kwen yo, estabilize lam la, men an menm tan an li pral ogmante presyon an ak rezistans koupe a, li pi apwopriye pou koupe alyaj aliminyòm ki wo nan Silisyòm ak chaj lou.
Pou fasilite EDM, anjeneral, chwazi yon kouch fèy PDC mens (0.3-1.0mm), plis kouch carbure a, epesè total zouti a se anviwon 28mm. Kouch carbure a pa ta dwe twò epè pou evite stratifikasyon ki koze pa diferans estrès ant sifas lyezon yo.
2, pwosesis fabrikasyon zouti PCD
Pwosesis fabrikasyon zouti PCD a detèmine dirèkteman pèfòmans koupe ak dire lavi zouti a, ki se kle aplikasyon ak devlopman li. Pwosesis fabrikasyon zouti PCD a montre nan Figi 5.
(1) Fabrikasyon tablèt konpoze PCD (PDC)
① Pwosesis fabrikasyon PDC a
PDC jeneralman konpoze de poud dyaman natirèl oswa sentetik ak yon ajan lyezon anba gwo tanperati (1000-2000℃) ak gwo presyon (5-10 atm). Ajan lyezon an fòme yon pon lyezon avèk TiC, Sic, Fe, Co, Ni, elatriye kòm konpozan prensipal yo, epi kristal dyaman an entegre nan skelèt pon lyezon an sou fòm yon lyezon kovalan. PDC jeneralman fèt an disk ak dyamèt ak epesè fiks, epi yo sibi yon fanm k'ap pile ak polisaj ak lòt tretman fizik ak chimik ki koresponn. Esansyèlman, fòm ideyal PDC a ta dwe kenbe karakteristik fizik ekselan dyaman monokristal la otank posib, kidonk, aditif nan kò sinterizasyon an ta dwe pi piti posib, an menm tan, konbinezon lyezon patikil DD yo otank posib.
② Klasifikasyon ak seleksyon lyan yo
Lyan an se faktè ki pi enpòtan ki afekte estabilite tèmik zouti PCD a, sa ki afekte dirèkteman dite li, rezistans mete ak estabilite tèmik li. Metòd lyezon PCD komen yo se: fè, kobalt, nikèl ak lòt metal tranzisyon. Poud melanje Co ak W te itilize kòm ajan lyezon, epi pèfòmans konplè PCD sinterizasyon an te pi bon lè presyon sentèz la te 5.5 GPa, tanperati sinterizasyon an te 1450 ℃ ak izolasyon an te dire 4 minit. SiC, TiC, WC, TiB2, ak lòt materyèl seramik. SiC Estabilite tèmik SiC a pi bon pase Co, men dite ak rezistans frakti yo relativman ba. Rediksyon apwopriye nan gwosè matyè premyè ka amelyore dite ak rezistans PCD a. Pa gen adezif, ak grafit oswa lòt sous kabòn nan tanperati ultra-wo ak presyon wo boule nan yon dyaman polymère nanoscal (NPD). Sèvi ak grafit kòm prekisè pou prepare NPD se kondisyon ki pi mande yo, men NPD sentetik la gen pi gwo dite ak pi bon pwopriyete mekanik yo.
Seleksyon ak kontwòl grenn ③ yo
Poud dyaman an, ki se yon matyè premyè, se yon faktè kle ki afekte pèfòmans PCD a. Tretman mikwopoud dyaman an davans, ajoute yon ti kantite sibstans ki anpeche kwasans patikil dyaman anòmal yo epi chwazi aditif sinterizasyon ki rezonab ka anpeche kwasans patikil dyaman anòmal yo.
NPD ki gen yon pite segondè ak yon estrikti inifòm ka efektivman elimine anizotropi a epi amelyore pwopriyete mekanik yo plis toujou. Poud prekisè nanografit ki te prepare pa metòd fanm k'ap pile boul ki gen anpil enèji te itilize pou kontwole kontni oksijèn nan pre-sinterizasyon tanperati ki wo, transfòme grafit an dyaman anba 18 GPa ak 2100-2300 ℃, jenere NPD lamèl ak granulaire, epi dite a ogmante ak diminisyon epesè lamèl la.
④ Tretman chimik anreta
Nan menm tanperati a (200 °℃) ak tan an (20h), efè retire Cobalt nan asid Lewis-FeCl3 te siyifikativman pi bon pase sa ki nan dlo, epi rapò optimal HCl la te 10-15g / 100ml. Estabilite tèmik PCD a amelyore lè pwofondè retire Cobalt la ogmante. Pou PCD ki grandi ak grenn koryas, tretman asid fò ka retire Co nèt, men li gen yon gwo enfliyans sou pèfòmans polymère a; ajoute TiC ak WC pou chanje estrikti polikristalin sentetik la epi konbine avèk tretman asid fò pou amelyore estabilite PCD a. Kounye a, pwosesis preparasyon materyèl PCD yo ap amelyore, rezistans pwodwi a bon, anizotropi a amelyore anpil, pwodiksyon komèsyal la reyalize, endistri ki gen rapò yo ap devlope rapidman.
(2) Pwosesis lam PCD a
① pwosesis koupe
PCD gen yon dite segondè, bon rezistans mete ak yon pwosesis koupe trè difisil.
② pwosedi soude
PDC a ak kò kouto a pa kranpon mekanik, lyezon ak soudaj. Soudaj se pou peze PDC sou matris karbid la, ki gen ladan soudaj vakyòm, soudaj difizyon vakyòm, soudaj chofaj endiksyon wo frekans, soudaj lazè, elatriye. Soudaj chofaj endiksyon wo frekans gen yon pri ki ba epi yon gwo rannman, epi li te lajman itilize. Kalite soudaj la gen rapò ak flux la, alyaj soudaj la ak tanperati soudaj la. Tanperati soudaj la (jeneralman pi ba pase 700 °℃) gen pi gwo enpak la, tanperati ki twò wo, fasil pou lakòz grafitizasyon PCD, oswa menm "twòp boule", ki afekte dirèkteman efè soudaj la, epi tanperati ki twò ba ap mennen nan yon fòs soudaj ki pa ase. Tanperati soudaj la ka kontwole pa tan izolasyon an ak pwofondè woujè PCD a.
③ pwosesis fanm k'ap pile lam
Pwosesis fanm k'ap pile zouti PCD a se kle nan pwosesis fabrikasyon an. Anjeneral, valè pik lam la ak lam la se nan 5um, epi reyon ak la se nan 4um; sifas koupe devan ak dèyè a asire yon sèten fini sifas, e menm diminye Ra sifas koupe devan an a 0.01 μm pou satisfè egzijans glas la, fè chip yo koule sou sifas kouto devan an epi anpeche kouto a kole.
Pwosesis fanm k'ap pile lam yo gen ladan fanm k'ap pile mekanik pou wou fanm k'ap pile dyaman, fanm k'ap pile lam ak etensèl elektrik (EDG), fanm k'ap pile metalik super di ak abrazif sou entènèt (ELID), ak fanm k'ap pile lam konpoze. Pami yo, fanm k'ap pile mekanik pou wou fanm k'ap pile dyaman se fanm k'ap pi matirite a, se li ki pi lajman itilize a.
Eksperyans ki gen rapò: ① wou fanm k'ap pile patikil koryas la ap lakòz lam la kraze gravman, epi gwosè patikil wou fanm k'ap pile a diminye, epi kalite lam la vin pi bon; gwosè patikil ② wou fanm k'ap pile a gen yon relasyon sere avèk kalite lam zouti PCD patikil amann oswa patikil ultrafin, men li gen yon efè limite sou zouti PCD patikil koryas.
Rechèch ki gen rapò ak sa a, ni lakay ni aletranje, sitou konsantre sou mekanis ak pwosesis fanm k'ap pile lam yo. Nan mekanis fanm k'ap pile lam lan, retire tèmochimik la ak retire mekanik la domine, epi retire frajil ak retire fatig yo relativman piti. Lè w'ap fanm k'ap pile, selon fòs ak rezistans chalè diferan ajan lyezon wou fanm k'ap pile dyaman yo, amelyore vitès ak frekans balansman wou fanm k'ap pile a otank posib, evite frajil ak retire fatig, amelyore pwopòsyon retire tèmochimik la, epi redwi aspè sifas la. Aspè sifas fanm k'ap pile sèk la ba, men akòz tanperati pwosesis ki wo a, sifas zouti a ka boule fasilman,
Pwosesis fanm k'ap pile lam lan bezwen peye atansyon sou: ① Chwazi paramèt rezonab pou pwosesis fanm k'ap pile lam lan, sa ka amelyore kalite kwen bouch la, epi amelyore fini sifas lam devan ak dèyè a. Sepandan, ou dwe konsidere tou fòs fanm k'ap pile ki wo, gwo pèt, efikasite fanm k'ap pile ki ba, ak pri ki wo; ② Chwazi yon bon jan kalite wou fanm k'ap pile, ki gen ladan kalite lyan, gwosè patikil, konsantrasyon lyan, tretman wou fanm k'ap pile a. Avèk kondisyon fanm k'ap pile lam sèk ak mouye ki rezonab, sa ka optimize kwen devan ak dèyè zouti a, valè pasivasyon pwent kouto a ak lòt paramèt, toutpandan amelyore kalite sifas zouti a.
Diferan wou fanm dyaman ki gen lyezon gen diferan karakteristik, epi diferan mekanis ak efè fanm dyaman. Wou sab dyaman ki gen lyezon résine mou, patikil fanm dyaman yo fasil pou tonbe twò bonè, yo pa gen rezistans chalè, sifas la defòme fasil ak chalè, sifas lam fanm dyaman an gen tandans pou mak mete, gwo aspè britalite; wou fanm dyaman ki gen lyezon metal rete byen file grasa fanm dyaman kraze, bon fòmabilite, sifas, aspè britalite sifas lam fanm dyaman an ba, pi gwo efikasite, sepandan, kapasite patikil fanm dyaman yo ki lyezon fè oto-file a pòv, epi kwen koupe a fasil pou kite yon espas enpak, sa ki lakòz domaj majinal grav; wou fanm dyaman ki gen lyezon seramik gen yon fòs modere, bon pèfòmans oto-eksitasyon, plis porositë entèn, favorab pou retire pousyè ak disipasyon chalè, ka adapte ak yon varyete likid refwadisman, tanperati fanm dyaman ki ba, wou fanm dyaman an mwens ize, bon retansyon fòm, presizyon ak pi gwo efikasite, sepandan, kò fanm dyaman fanm dyaman an ak lyezon an mennen nan fòmasyon twou sou sifas zouti a. Itilize dapre materyèl pwosesis yo, efikasite fanm dyaman konplè, dirabilite abrazif ak kalite sifas pyès la.
Rechèch sou efikasite fanm k'ap pile a sitou konsantre sou amelyore pwodiktivite ak kontwole pri. Anjeneral, yo itilize vitès fanm k'ap pile Q (retire PCD pa inite tan) ak rapò usure G (rapò ant retire PCD ak pèt wou fanm k'ap pile a) kòm kritè evalyasyon.
Entelektyèl Alman KENTER te fè yon tès pou fanm k'ap pile yon zouti PCD anba yon presyon konstan: ① ogmante vitès wou fanm k'ap pile a, gwosè patikil PDC ak konsantrasyon likid refwadisman an, sa diminye vitès fanm k'ap pile a ak rapò usure a; ② ogmante gwosè patikil fanm k'ap pile a, sa ogmante presyon konstan an, sa ogmante konsantrasyon dyaman nan wou fanm k'ap pile a, sa ogmante vitès fanm k'ap pile a ak rapò usure a; ③ kalite lyan an diferan, sa fè vitès fanm k'ap pile a ak rapò usure a diferan. KENTER Yo te etidye pwosesis fanm k'ap pile lam zouti PCD a yon fason sistematik, men yo pa t analize enfliyans pwosesis fanm k'ap pile lam la yon fason sistematik.
3. Itilizasyon ak echèk zouti koupe PCD yo
(1) Seleksyon paramèt koupe zouti yo
Pandan premye peryòd zouti PCD a, bouch kwen byen file a te vin pi pasif piti piti, epi kalite sifas machinasyon an te vin pi bon. Pasivasyon ka efektivman retire mikwo espas yo ak ti bav yo ki te koze pa fanm lam la, amelyore kalite sifas kwen koupe a, epi an menm tan, fòme yon reyon kwen sikilè pou peze epi repare sifas trete a, kidonk amelyore kalite sifas pyès travay la.
Fraisaj sifas zouti PCD a se yon alyaj aliminyòm. Vitès koupe a jeneralman se 4000m/min, pwosesis twou a jeneralman se 800m/min. Pwosesis metal ki pa fèr ki gen gwo elastisite-plastik ta dwe pran yon vitès wotasyon ki pi wo (300-1000m/min). Anjeneral, volim avansman rekòmande ant 0.08-0.15mm/r. Volim avansman ki twò gwo ogmante fòs koupe a, ogmante zòn jeyometrik rezidyèl sifas pyès la; volim avansman ki twò piti ogmante chalè koupe a, ogmante usure. Pwofondè koupe a ogmante, fòs koupe a ogmante, chalè koupe a ogmante, lavi a diminye. Twòp pwofondè koupe ka fasilman lakòz lam la tonbe. Ti pwofondè koupe ap mennen nan redi nan machinasyon an, usure e menm tonbe lam la.
(2) Fòm mete
Akòz friksyon, tanperati ki wo ak lòt rezon, mete se inevitab lè yon zouti ap travay sou yon pyès. Mete yon zouti dyaman gen twa etap: premye faz mete rapid la (ke yo rele tou faz tranzisyon an), faz mete ki estab ak yon vitès mete konstan, epi faz mete rapid ki vin apre a. Faz mete rapid la endike ke zouti a pa fonksyone byen epi li bezwen yon nouvo file. Fòm mete zouti koupe yo enkli mete adezif (mete soude frèt), mete difizyon, mete abrazif, mete oksidasyon, elatriye.
Kontrèman ak zouti tradisyonèl yo, fòm usure zouti PCD yo se usure adezif, usure difizyon ak domaj kouch polikristalin. Pami yo, domaj kouch polikristalin lan se rezon prensipal la, ki manifeste kòm yon ti efondreman lam ki koze pa enpak ekstèn oswa pèt adezif nan PDC a, ki fòme yon espas, ki fè pati domaj mekanik fizik, ki ka mennen nan yon rediksyon nan presizyon pwosesis la ak fatra pyès travay la. Gwosè patikil PCD, fòm lam la, ang lam la, materyèl pyès travay la ak paramèt pwosesis yo ap afekte fòs lam la ak fòs koupe a, epi answit lakòz domaj nan kouch polikristalin lan. Nan pratik jeni, gwosè patikil matyè premyè ki apwopriye a, paramèt zouti a ak paramèt pwosesis yo ta dwe chwazi selon kondisyon pwosesis yo.
4. Tandans devlopman zouti koupe PCD yo
Kounye a, aplikasyon zouti PCD yo te elaji soti nan tour tradisyonèl rive nan perçage, fraisage, koupe gwo vitès, epi yo te lajman itilize nan peyi a ak aletranje. Devlopman rapid machin elektrik yo pa sèlman te gen yon enpak sou endistri otomobil tradisyonèl la, men tou, li te pote defi san parèy nan endistri zouti a, sa ki te ankouraje endistri zouti a pou akselere optimize ak inovasyon.
Laj aplikasyon zouti koupe PCD yo te apwofondi epi ankouraje rechèch ak devlopman zouti koupe yo. Avèk pwofondisman rechèch la, espesifikasyon PDC yo ap vin pi piti chak jou, optimize kalite rafinman grenn yo, inifòmite pèfòmans lan, vitès fanm k'ap pile a ak rapò mete a ap vin pi wo, divèsifikasyon fòm ak estrikti yo. Direksyon rechèch zouti PCD yo enkli: ① rechèch ak devlopman kouch PCD mens; ② rechèch ak devlopman nouvo materyèl zouti PCD; ③ rechèch pou pi byen soude zouti PCD yo epi redwi pri plis toujou; ④ rechèch amelyore pwosesis fanm k'ap pile lam zouti PCD pou amelyore efikasite; ⑤ rechèch optimize paramèt zouti PCD yo epi itilize zouti yo selon kondisyon lokal yo; ⑥ rechèch chwazi paramèt koupe yo yon fason rasyonèl selon materyèl yo trete yo.
yon ti rezime
(1) Pèfòmans koupe zouti PCD a konpanse mank anpil zouti carbure; an menm tan, pri a pi ba anpil pase zouti dyaman monokristal, nan koupe modèn, se yon zouti pwomèt;
(2) Selon kalite ak pèfòmans materyèl trete yo, yon seleksyon rezonab gwosè patikil ak paramèt zouti PCD yo, ki se prensip fabrikasyon ak itilizasyon zouti yo,
(3) Materyèl PCD a gen yon gwo dite, ki se materyèl ideyal pou koupe kouto, men li prezante tou difikilte pou fabrikasyon zouti koupe. Lè w ap fabrike, ou dwe byen konsidere difikilte pwosesis la ak bezwen pwosesis yo, pou reyalize pi bon pèfòmans pri a;
(4) Pou materyèl pwosesis PCD nan konte kouto, nou ta dwe chwazi paramèt koupe yo yon fason rezonab, sou baz pou satisfè pèfòmans pwodwi a, otank posib pou pwolonje lavi sèvis zouti a pou reyalize balans ant lavi zouti a, efikasite pwodiksyon ak kalite pwodwi a;
(5) Fè rechèch epi devlope nouvo materyèl zouti PCD pou simonte dezavantaj natirèl li yo.
Atik sa a soti nan "rezo materyèl superdi"
Dat piblikasyon: 25 mas 2025
