Viwanda na matumizi ya zana ya almasi ya polycrystalline

Chombo cha PCD kimetengenezwa kwa ncha ya kisu cha almasi ya polycrystalline na matrix ya carbide kupitia joto la juu na shinikizo kubwa. Haiwezi tu kutoa kucheza kamili kwa faida za ugumu wa hali ya juu, kiwango cha juu cha mafuta, mgawo wa chini wa msuguano, mgawo wa chini wa mafuta, ushirika mdogo na chuma na zisizo za chuma, modulus ya juu, hakuna uso wa kusafisha, isotropiki, lakini pia huzingatia nguvu kubwa ya alloy ngumu.
Uimara wa mafuta, ugumu wa athari na upinzani wa kuvaa ni viashiria kuu vya utendaji wa PCD. Kwa sababu hutumiwa sana katika joto la juu na mazingira ya dhiki kubwa, utulivu wa mafuta ndio jambo muhimu zaidi. Utafiti unaonyesha kuwa utulivu wa mafuta ya PCD una athari kubwa kwa upinzani wake wa kuvaa na athari ya athari. Takwimu zinaonyesha kuwa wakati joto ni kubwa kuliko 750 ℃, upinzani wa kuvaa na athari ya athari ya PCD kwa ujumla hupungua kwa 5% -10%.
Hali ya kioo ya PCD huamua mali yake. Katika muundo wa kipaza sauti, atomi za kaboni huunda vifungo vyenye ushirikiano na atomi nne za karibu, hupata muundo wa tetrahedral, na kisha huunda glasi ya atomiki, ambayo ina mwelekeo mzuri na nguvu ya kumfunga, na ugumu wa hali ya juu. Faharisi kuu za utendaji wa PCD ni kama ifuatavyo: ① Ugumu unaweza kufikia 8000 HV, mara 8-12 ya carbide; Uboreshaji wa mafuta ni 700W / mk, mara 1.5-9, hata juu kuliko PCBN na shaba; Mchanganyiko wa mgawo wa Friction kwa ujumla ni 0.1-0.3 tu, chini ya 0.4-1 ya carbide, kwa kiasi kikubwa kupunguza nguvu ya kukata; Mchanganyiko wa upanuzi wa mafuta ni 0.9x10-6-1.18x10-6,1 / 5 tu ya carbide, ambayo inaweza kupunguza upungufu wa mafuta na kuboresha usahihi wa usindikaji; Vifaa vya ⑤ na visivyo vya metali ni ushirika mdogo kuunda vinundu.
Cubic boron nitride ina upinzani mkubwa wa oxidation na inaweza kusindika vifaa vyenye chuma, lakini ugumu ni chini kuliko almasi moja ya glasi, kasi ya usindikaji ni polepole na ufanisi ni chini. Almasi moja ya kioo ina ugumu wa hali ya juu, lakini ugumu hautoshi. Anisotropy hufanya iwe rahisi kujitenga pamoja (111) chini ya athari ya nguvu ya nje, na ufanisi wa usindikaji ni mdogo. PCD ni polymer iliyoundwa na chembe za ukubwa wa almasi kwa njia fulani. Asili ya machafuko ya mkusanyiko ulioharibika wa chembe husababisha asili yake ya isotropiki, na hakuna uso wa mwelekeo na laini katika nguvu tensile. Ikilinganishwa na almasi moja-fuwele, mpaka wa nafaka wa PCD hupunguza vizuri anisotropy na kuongeza mali ya mitambo.
1. Kanuni za kubuni za zana za kukata PCD
(1) Uteuzi mzuri wa saizi ya chembe ya PCD
Kinadharia, PCD inapaswa kujaribu kusafisha nafaka, na usambazaji wa viongezeo kati ya bidhaa unapaswa kuwa sawa iwezekanavyo ili kuondokana na anisotropy. Chaguo la saizi ya chembe ya PCD pia inahusiana na hali ya usindikaji. Kwa ujumla, PCD na nguvu ya juu, ugumu mzuri, upinzani mzuri wa athari na nafaka nzuri zinaweza kutumika kwa kumaliza au kumaliza kabisa, na PCD ya nafaka coarse inaweza kutumika kwa machining mbaya ya jumla. Saizi ya chembe ya PCD inaweza kuathiri vibaya utendaji wa zana. Fasihi inayofaa inaonyesha kuwa wakati nafaka za malighafi ni kubwa, upinzani wa kuvaa polepole huongezeka na kupungua kwa saizi ya nafaka, lakini wakati saizi ya nafaka ni ndogo sana, sheria hii haitumiki.
Majaribio yanayohusiana yalichagua poda nne za almasi na ukubwa wa wastani wa chembe ya 10um, 5um, 2um na 1um, na ilihitimishwa kuwa: ① Kwa kupungua kwa saizi ya chembe ya malighafi, inabadilika sawasawa; Kwa kupungua kwa ②, upinzani wa kuvaa na upinzani wa joto wa PCD polepole ulipungua.
(2) Chaguo linalofaa la fomu ya mdomo wa blade na unene wa blade
Njia ya mdomo wa blade inajumuisha miundo minne: makali yaliyoingia, mduara wa blunt, mduara wa mduara ulioingiliana na pembe kali. Muundo mkali wa angular hufanya makali kuwa makali, kasi ya kukata ni haraka, inaweza kupunguza kwa kiasi kikubwa nguvu ya kukata na burr, kuboresha ubora wa bidhaa, inafaa zaidi kwa aloi ya alumini ya chini ya silicon na ugumu mwingine wa chini, kumaliza chuma kisicho na feri. Muundo wa pande zote unaweza kupitisha mdomo wa blade, kutengeneza pembe ya R, kuzuia blade kuvunja, inayofaa kwa usindikaji wa kati / wa juu wa alumini ya silicon. Katika visa vingine maalum, kama vile kina cha kukata kina na kulisha kisu kidogo, muundo wa pande zote unapendelea. Muundo wa makali ulioingia unaweza kuongeza kingo na pembe, utulivu wa blade, lakini wakati huo huo utaongeza shinikizo na upinzani wa kukata, unaofaa zaidi kwa mzigo mzito wa kukata alumini ya aluminium.
Ili kuwezesha EDM, kawaida chagua safu nyembamba ya karatasi ya PDC (0.3-1.0mm), pamoja na safu ya carbide, unene wa jumla wa chombo ni karibu 28mm. Safu ya carbide haipaswi kuwa nene sana ili kuzuia kupunguka kwa kusababishwa na tofauti ya mafadhaiko kati ya nyuso za dhamana
2, mchakato wa utengenezaji wa zana ya PCD
Mchakato wa utengenezaji wa zana ya PCD huamua moja kwa moja utendaji wa kukata na maisha ya huduma ya chombo, ambayo ndio ufunguo wa matumizi na maendeleo yake. Mchakato wa utengenezaji wa zana ya PCD umeonyeshwa kwenye Mchoro 5.
(1) Utengenezaji wa vidonge vya PCD Composite (PDC)
Mchakato wa utengenezaji wa PDC
PDC kwa ujumla inaundwa na poda ya almasi ya asili au ya synthetic na wakala wa kumfunga kwa joto la juu (1000-2000 ℃) na shinikizo kubwa (5-10 atm). Wakala wa kumfunga huunda daraja la kumfunga na tic, sic, fe, co, ni, nk kama sehemu kuu, na glasi ya almasi imeingizwa kwenye mifupa ya daraja la kumfunga kwa njia ya dhamana ya ushirikiano. PDC kwa ujumla hufanywa kuwa diski zilizo na kipenyo na unene, na kusaga na kuchafuliwa na matibabu mengine yanayolingana ya mwili na kemikali. Kwa asili, aina bora ya PDC inapaswa kuhifadhi sifa bora za mwili za almasi moja ya glasi iwezekanavyo, kwa hivyo, viongezeo katika mwili wa kuteketeza vinapaswa kuwa kidogo iwezekanavyo, wakati huo huo, mchanganyiko wa dhamana ya DD iwezekanavyo,
Uainishaji na uteuzi wa binders
Binder ndio jambo muhimu zaidi linaloathiri utulivu wa mafuta ya zana ya PCD, ambayo huathiri moja kwa moja ugumu wake, upinzani wa kuvaa na utulivu wa mafuta. Njia za kawaida za dhamana ya PCD ni: chuma, cobalt, nickel na metali zingine za mpito. CO na poda iliyochanganywa ilitumika kama wakala wa dhamana, na utendaji kamili wa PCD ya dhambi ilikuwa bora wakati shinikizo la awali lilikuwa 5.5 GPa, joto la kukera lilikuwa 1450 ℃ na insulation ya 4min. Sic, tic, wc, tib2, na vifaa vingine vya kauri. Uimara wa mafuta ya SIC ni bora kuliko ile ya CO, lakini ugumu na ugumu wa kupunguka ni chini. Kupunguza sahihi kwa saizi ya malighafi kunaweza kuboresha ugumu na ugumu wa PCD. Hakuna adhesive, na grafiti au vyanzo vingine vya kaboni kwenye joto la juu na shinikizo kubwa lililochomwa ndani ya almasi ya polymer ya nanoscale (NPD). Kutumia grafiti kama mtangulizi kuandaa NPD ndio hali inayohitajika zaidi, lakini NPD ya syntetisk ina ugumu wa hali ya juu na mali bora ya mitambo.
Uteuzi na udhibiti wa ③ nafaka
Poda ya almasi ya malighafi ni jambo muhimu linaloathiri utendaji wa PCD. Kufanya micropowder ya almasi, na kuongeza kiwango kidogo cha vitu vinavyozuia ukuaji wa chembe za almasi zisizo za kawaida na uteuzi mzuri wa viongezeo vya dharau vinaweza kuzuia ukuaji wa chembe zisizo za kawaida za almasi.
NPD safi safi na muundo wa sare inaweza kuondoa vizuri anisotropy na kuboresha zaidi mali ya mitambo. Poda ya mtangulizi wa nanographite iliyoandaliwa na njia ya kusaga mpira yenye nguvu ya juu ilitumika kudhibiti yaliyomo kwenye oksijeni kwa joto la juu, ikibadilisha grafiti kuwa almasi chini ya 18 GPa na 2100-2300 ℃, ikitoa lamella na NPD ya granular, na ugumu uliongezeka na kupungua kwa unene wa lamella.
Matibabu ya kemikali ya marehemu
Kwa joto sawa (200 ° ℃) na wakati (20h), athari ya kuondolewa kwa cobalt ya Lewis acid-FECL3 ilikuwa bora zaidi kuliko ile ya maji, na uwiano mzuri wa HCl ulikuwa 10-15g / 100ml. Uimara wa mafuta ya PCD inaboresha kadiri kina cha kuondolewa kwa cobalt kinaongezeka. Kwa PCD ya ukuaji wa coarse-grained, matibabu ya asidi yenye nguvu inaweza kuondoa kabisa CO, lakini ina ushawishi mkubwa juu ya utendaji wa polymer; Kuongeza TIC na WC kubadilisha muundo wa synthetic polycrystal na unachanganya na matibabu yenye nguvu ya asidi ili kuboresha utulivu wa PCD. Kwa sasa, mchakato wa maandalizi ya vifaa vya PCD unaboresha, ugumu wa bidhaa ni mzuri, anisotropy imeboreshwa sana, imegundua uzalishaji wa kibiashara, viwanda vinavyohusiana vinaendelea haraka.
(2) Usindikaji wa blade ya PCD
Mchakato wa kukata
PCD ina ugumu wa hali ya juu, upinzani mzuri wa kuvaa na mchakato mgumu wa kukata.
② Utaratibu wa kulehemu
PDC na mwili wa kisu na clamp ya mitambo, dhamana na brazing. Brazing ni kubonyeza PDC kwenye matrix ya carbide, pamoja na utupu wa utupu, kulehemu kwa utupu, inapokanzwa kwa kiwango cha juu cha joto, kulehemu laser, nk. Ubora wa kulehemu unahusiana na flux, aloi ya kulehemu na joto la kulehemu. Joto la kulehemu (kwa ujumla chini ya 700 ℃ ℃) lina athari kubwa, hali ya joto ni kubwa sana, ni rahisi kusababisha graphitization ya PCD, au hata "kuchoma zaidi", ambayo huathiri moja kwa moja athari ya kulehemu, na joto la chini sana litasababisha nguvu ya kutosha ya kulehemu. Joto la kulehemu linaweza kudhibitiwa na wakati wa insulation na kina cha uwekundu wa PCD.
Mchakato wa kusaga blade
Mchakato wa kusaga zana ya PCD ndio ufunguo wa mchakato wa utengenezaji. Kwa ujumla, thamani ya kilele cha blade na blade iko ndani ya 5um, na radius ya arc iko ndani ya 4um; Sehemu ya mbele na ya nyuma ya kukata inahakikisha kumaliza uso fulani, na hata kupunguza uso wa mbele wa RA hadi 0.01 μ m ili kukidhi mahitaji ya kioo, fanya chips mtiririko wa uso wa kisu cha mbele na kuzuia kisu cha kushikamana.
Mchakato wa kusaga blade ni pamoja na kusaga gurudumu la almasi ya kusaga, saga ya cheche ya umeme (EDG), chuma binder super ngumu ya kusaga gurudumu mkondoni elektroni ya kumaliza blade (elid), blade ya kusaga machining. Miongoni mwao, kusaga kwa gurudumu la almasi la almasi ni kukomaa zaidi, inayotumika sana.
Majaribio yanayohusiana: ① Gurudumu la kusaga chembe ya chembe itasababisha kuanguka kwa blade kubwa, na ukubwa wa chembe ya gurudumu la kusaga hupungua, na ubora wa blade unakuwa bora; Saizi ya chembe ya ② Gurudumu la kusaga inahusiana sana na ubora wa blade ya chembe nzuri au zana za chembe za PCD, lakini ina athari ndogo kwa zana za chembe za PCD.
Utafiti unaohusiana nyumbani na nje ya nchi unazingatia sana utaratibu na mchakato wa kusaga blade. Katika utaratibu wa kusaga blade, kuondolewa kwa thermochemical na kuondolewa kwa mitambo ni kubwa, na kuondolewa kwa brittle na kuondolewa kwa uchovu ni ndogo. Wakati wa kusaga, kulingana na nguvu na upinzani wa joto wa magurudumu ya kusaga ya wakala tofauti, kuboresha kasi na mzunguko wa gurudumu la kusaga iwezekanavyo, epuka brittleness na kuondoa uchovu, kuboresha sehemu ya kuondolewa kwa thermochemical, na kupunguza ukali wa uso. Ukali wa uso wa kusaga kavu ni chini, lakini kwa urahisi kwa sababu ya joto la juu la usindikaji, uso wa zana,
Mchakato wa kusaga blade unahitaji kulipa kipaumbele kwa: ① Chagua vigezo vya mchakato wa kusaga blade, inaweza kufanya mdomo wa makali kuwa bora zaidi, mbele na uso wa blade kumaliza juu. Walakini, pia fikiria nguvu kubwa ya kusaga, hasara kubwa, ufanisi mdogo wa kusaga, gharama kubwa; Chagua ubora wa gurudumu la kusaga linalofaa, pamoja na aina ya binder, saizi ya chembe, mkusanyiko, binder, mavazi ya gurudumu, na hali ya kusaga blade kavu na mvua, inaweza kuongeza chombo cha mbele na kona ya nyuma, thamani ya ncha ya kisu na vigezo vingine, wakati kuboresha ubora wa uso wa chombo.
Gurudumu tofauti la kusaga almasi lina sifa tofauti, na utaratibu tofauti wa kusaga na athari. Gurudumu la mchanga wa almasi ya binder ni laini, chembe za kusaga ni rahisi kuanguka mapema, bila kuwa na upinzani wa joto, uso huharibiwa kwa urahisi na joto, uso wa kusaga blade unakabiliwa na alama, ukali mkubwa; Gurudumu la kusaga la almasi ya chuma huwekwa mkali kwa kusaga kusaga, uwepo mzuri, uso, ukali wa chini wa blade ya kusaga, ufanisi wa hali ya juu, hata hivyo, uwezo wa kufunga wa chembe za kusaga hufanya ubinafsi wa kujishusha, na makali ya kukata ni rahisi kuacha pengo la athari, na kusababisha uharibifu mkubwa wa pembezoni; Gurudumu la kusaga la kauri la kauri lina nguvu ya wastani, utendaji mzuri wa kujishughulisha, pores za ndani zaidi, kuondolewa kwa vumbi na utaftaji wa joto, inaweza kuzoea aina ya baridi, joto la chini la kusaga, gurudumu la kusaga halijavaliwa, hali nzuri ya kutuliza, usahihi wa ufanisi mkubwa, hata hivyo, mwili wa diamond husababisha njia ya binder. Tumia kulingana na vifaa vya usindikaji, ufanisi kamili wa kusaga, uimara mkubwa na ubora wa uso wa kazi.
Utafiti juu ya ufanisi wa kusaga hasa unazingatia kuboresha uzalishaji na gharama ya kudhibiti. Kwa ujumla, kiwango cha kusaga Q (kuondolewa kwa PCD kwa wakati wa kitengo) na uwiano wa kuvaa G (uwiano wa kuondolewa kwa PCD kwa upotezaji wa gurudumu) hutumiwa kama vigezo vya tathmini.
Msomi wa Kijerumani Kent Kusaga PCD na shinikizo la mara kwa mara, mtihani: ① huongeza kasi ya gurudumu la kusaga, saizi ya chembe ya PDC na mkusanyiko wa baridi, kiwango cha kusaga na uwiano wa kuvaa hupunguzwa; ② huongeza ukubwa wa chembe ya kusaga, huongeza shinikizo la mara kwa mara, huongeza mkusanyiko wa almasi kwenye gurudumu la kusaga, kiwango cha kusaga na kuongezeka kwa uwiano; Aina ya binder ni tofauti, kiwango cha kusaga na uwiano wa kuvaa ni tofauti. Mchakato wa kusaga blade ya zana ya PCD ulisomwa kwa utaratibu, lakini ushawishi wa mchakato wa kusaga blade haukuchambuliwa kimfumo.

3. Tumia na kutofaulu kwa zana za kukata za PCD
(1) Uteuzi wa vigezo vya kukata zana
Katika kipindi cha kwanza cha zana ya PCD, mdomo mkali wa makali ulipita polepole, na ubora wa uso wa machining ukawa bora. Passivation inaweza kuondoa vizuri pengo ndogo na burrs ndogo zilizoletwa na kusaga blade, kuboresha ubora wa uso wa makali ya kukata, na wakati huo huo, kuunda radius ya mviringo ili kufinya na kurekebisha uso uliosindika, na hivyo kuboresha ubora wa uso wa kazi.
PCD Tool Surface Milling aluminium alumini, kasi ya kukata ni kwa jumla katika 4000m / min, usindikaji wa shimo kwa ujumla ni katika 800m / min, usindikaji wa chuma cha juu-plastiki kisicho na feri kinapaswa kuchukua kasi ya juu ya kugeuza (300-1000m / min). Kiasi cha kulisha kinapendekezwa kwa ujumla kati ya 0.08-0.15mm/r. Kiasi kikubwa cha kulisha, kuongezeka kwa nguvu ya kukata, kuongezeka kwa eneo la jiometri ya uso wa kazi; Kiasi kidogo sana cha kulisha, kuongezeka kwa joto, na kuongezeka kwa kuvaa. Kina cha kukata huongezeka, nguvu ya kukata huongezeka, joto la kukata huongezeka, maisha hupungua, kina cha kukata kinaweza kusababisha kuanguka kwa blade kwa urahisi; Kina kidogo cha kukata kitasababisha ugumu wa machining, kuvaa na hata kuanguka kwa blade.
(2) Vaa fomu
Kitengo cha usindikaji wa zana, kwa sababu ya msuguano, joto la juu na sababu zingine, kuvaa hakuepukika. Kuvaa kwa chombo cha almasi kuna hatua tatu: sehemu ya kwanza ya kuvaa haraka (pia inajulikana kama awamu ya mpito), sehemu ya kuvaa kwa kiwango cha kuvaa mara kwa mara, na awamu ya haraka ya kuvaa. Awamu ya kuvaa haraka inaonyesha kuwa zana haifanyi kazi na inahitaji kusajili. Njia za kuvaa za zana za kukata ni pamoja na kuvaa kwa wambiso (kuvaa baridi ya kulehemu), kuvaa kwa utengamano, kuvaa kwa nguvu, kuvaa oksidi, nk.
Tofauti na zana za jadi, fomu ya kuvaa ya zana za PCD ni kuvaa kwa wambiso, kuvaa kwa utengamano na uharibifu wa safu ya polycrystalline. Kati yao, uharibifu wa safu ya polycrystal ndio sababu kuu, ambayo huonyeshwa kama blade ya blade iliyosababishwa na athari za nje au upotezaji wa wambiso katika PDC, kutengeneza pengo, ambalo ni la uharibifu wa mitambo, ambayo inaweza kusababisha kupunguzwa kwa usahihi wa usindikaji na chakavu cha kazi. Saizi ya chembe ya PCD, fomu ya blade, pembe ya blade, vifaa vya kazi na vigezo vya usindikaji vitaathiri nguvu ya blade na nguvu ya kukata, na kisha kusababisha uharibifu wa safu ya polycrystal. Katika mazoezi ya uhandisi, saizi inayofaa ya chembe ya malighafi, vigezo vya zana na vigezo vya usindikaji vinapaswa kuchaguliwa kulingana na hali ya usindikaji.

4. Mwenendo wa maendeleo wa zana za kukata za PCD
Kwa sasa, aina ya matumizi ya zana ya PCD imepanuliwa kutoka kwa kugeuka kwa jadi hadi kuchimba visima, milling, kukata kwa kasi, na imekuwa ikitumika sana nyumbani na nje ya nchi. Maendeleo ya haraka ya magari ya umeme hayakuleta tu athari kwa tasnia ya gari za jadi, lakini pia ilileta changamoto ambazo hazijawahi kutangazwa kwenye tasnia ya zana, ikihimiza tasnia ya zana kuharakisha uboreshaji na uvumbuzi.
Utumiaji mpana wa zana za kukata PCD umeongeza na kukuza utafiti na ukuzaji wa zana za kukata. Pamoja na kuongezeka kwa utafiti, maelezo ya PDC yanazidi kuwa ndogo na ndogo, uboreshaji wa ubora wa nafaka, umoja wa utendaji, kiwango cha kusaga na uwiano wa kuvaa ni juu na juu, sura na muundo wa muundo. Maagizo ya utafiti wa zana za PCD ni pamoja na: ① Utafiti na kukuza safu nyembamba ya PCD; ② Utafiti na kukuza vifaa vipya vya zana ya PCD; ③ Utafiti kwa zana bora za kulehemu za PCD na kupunguza zaidi gharama; ④ Utafiti unaboresha mchakato wa kusaga blade ya PCD ili kuboresha ufanisi; ⑤ Utafiti huongeza vigezo vya zana ya PCD na hutumia zana kulingana na hali ya kawaida; ⑥ Utafiti huchagua vigezo vya kukata kulingana na vifaa vya kusindika.
Muhtasari mfupi
(1) Utendaji wa kukata zana ya PCD, tengeneza uhaba wa zana nyingi za carbide; Wakati huo huo, bei ni ya chini sana kuliko zana moja ya Crystal Diamond, katika kukata kisasa, ni zana ya kuahidi;
(2) Kulingana na aina na utendaji wa vifaa vya kusindika, uteuzi mzuri wa saizi ya chembe na vigezo vya zana za PCD, ambayo ni msingi wa utengenezaji wa zana na matumizi,
(3) Vifaa vya PCD vina ugumu wa hali ya juu, ambayo ni nyenzo bora kwa kukata kaunti ya kisu, lakini pia huleta ugumu wa utengenezaji wa zana. Wakati wa utengenezaji, kuzingatia kikamilifu michakato ya ugumu na mahitaji ya usindikaji, ili kufikia utendaji bora wa gharama;
.
(5) utafiti na kukuza vifaa vipya vya zana ya PCD ili kuondokana na shida zake za asili
Nakala hii inaangaziwa kutoka kwa "Mtandao wa vifaa vya Superhard"