Alat PCD digawe saka tip piso berlian polycrystalline lan matriks karbida liwat sintering suhu lan tekanan dhuwur. Ora mung bisa menehi play lengkap kanggo kaluwihan saka atose dhuwur, konduktivitas termal dhuwur, koefisien gesekan kurang, koefisien expansion termal kurang, karemenan cilik karo logam lan non-logam, modulus lentur dhuwur, ora lumahing cleaving, isotropic, nanging uga njupuk menyang akun kekuatan dhuwur saka alloy hard.
Stabilitas termal, kateguhan impact lan resistance nyandhang minangka indikator kinerja utama PCD. Amarga biasane digunakake ing suhu dhuwur lan lingkungan stres dhuwur, stabilitas termal minangka sing paling penting. Panliten kasebut nuduhake manawa stabilitas termal PCD duwe pengaruh gedhe marang resistensi nyandhang lan kateguhan impact. Data nuduhake yen suhu luwih saka 750 ℃, resistance nyandhang lan kateguhan impact PCD umume suda dening 5% -10%.
Kahanan kristal PCD nemtokake sifate. Ing microstructure, atom karbon mbentuk ikatan kovalen karo papat atom jejer, entuk struktur tetrahedral, lan banjur mbentuk kristal atom, kang nduweni orientasi kuwat lan gaya naleni, lan atose dhuwur. Indeks kinerja utama PCD minangka nderek: ① atose bisa tekan 8000 HV, 8-12 kaping karbida; ② konduktivitas termal punika 700W / mK, 1.5-9 kaping, malah luwih dhuwur tinimbang PCBN lan tembaga; ③ koefisien gesekan umume mung 0.1-0.3, luwih kurang saka 0.4-1 saka karbida, Ngartekno nyuda pasukan nglereni; ④ koefisien ekspansi termal mung 0.9x10-6-1.18x10-6,1 / 5 saka karbida, sing bisa nyuda deformasi termal lan nambah akurasi pangolahan; ⑤ lan bahan non-logam kurang afinitas kanggo mbentuk nodul.
Nitrida boron kubik nduweni resistensi oksidasi sing kuat lan bisa ngolah bahan sing ngemot wesi, nanging kekerasane luwih murah tinimbang berlian kristal tunggal, kecepatan pangolahan alon lan efisiensi kurang. Inten kristal tunggal nduweni kekerasan sing dhuwur, nanging kekuwatane ora cukup. Anisotropi nggampangake disosiasi bebarengan (111) lumahing ing impact saka pasukan external, lan efficiency Processing diwatesi. PCD minangka polimer sing disintesis dening partikel berlian ukuran mikron kanthi cara tartamtu. Sifat semrawut saka akumulasi partikel sing ora teratur ndadékaké sifat isotropik makroskopik, lan ora ana arah lan permukaan cleavage ing kekuatan tarik. Dibandhingake karo inten kristal tunggal, wates butir PCD kanthi efektif nyuda anisotropi lan ngoptimalake sifat mekanik.
1. Prinsip desain alat pemotong PCD
(1) Pilihan ukuran partikel PCD sing wajar
Secara teoritis, PCD kudu nyoba nyaring biji-bijian, lan distribusi aditif ing antarane produk kudu seragam sabisa kanggo ngatasi anisotropi. Pilihan ukuran partikel PCD uga ana gandhengane karo kahanan pangolahan. Umumé ngandika, PCD karo kekuatan dhuwur, kateguhan apik, resistance impact apik lan gandum nggoleki bisa digunakake kanggo pagawean pungkasan utawa super, lan PCD saka gandum coarse bisa digunakake kanggo mesin kasar umum. Ukuran partikel PCD bisa mengaruhi kinerja nyandhang alat kasebut. Literatur sing relevan nuduhake yen nalika gandum bahan mentahan gedhe, resistensi nyandhang mundhak kanthi nyuda ukuran gandum, nanging nalika ukuran gandum cilik banget, aturan iki ora bisa ditrapake.
Eksperimen sing gegandhengan milih papat bubuk berlian kanthi ukuran partikel rata-rata 10um, 5um, 2um lan 1um, lan disimpulake yen: ① Kanthi nyuda ukuran partikel bahan mentah, Co diffuses luwih merata; kanthi nyuda ②, resistance nyandhang lan resistance panas PCD mboko sithik sudo.
(2) Pilihan cukup saka wangun tutuk agul-agul lan kekandelan agul-agul
Bentuk cangkeme blade utamane kalebu papat struktur: pinggiran terbalik, bunder tumpul, komposit bunder tumpul terbalik lan sudut sing cetha. Struktur sudut sing cetha ndadekake pinggiran landhep, kacepetan nglereni cepet, bisa nyuda gaya pemotongan lan burr, ningkatake kualitas permukaan produk, luwih cocok kanggo paduan aluminium silikon sing kurang lan kekerasan sing kurang, finishing logam non-ferrous sing seragam. Struktur bunder obtuse bisa passivate tutuk agul-agul, mbentuk R Angle, èfèktif nyegah agul-agul bejat, cocok kanggo Processing medium / dhuwur silikon aluminium alloy. Ing sawetara kasus khusus, kayata ambane nglereni cethek lan dipakani piso cilik, struktur bunder kethul disenengi. Struktur pinggiran kuwalik bisa nambah sudhut lan sudhut, stabil agul-agul, nanging ing wektu sing padha bakal nambah meksa lan resistance nglereni, luwih cocok kanggo beban abot nglereni silikon aluminium alloy dhuwur.
Kanggo nggampangake EDM, biasane milih lapisan lembaran PDC tipis (0.3-1.0mm), ditambah lapisan karbida, kekandelan alat kasebut kira-kira 28mm. Lapisan karbida ngirim ora kandel banget kanggo ngindhari stratifikasi sing disebabake bedane stres ing antarane permukaan ikatan
2, proses produksi alat PCD
Proses manufaktur alat PCD langsung nemtokake kinerja pemotongan lan umur layanan alat kasebut, sing dadi kunci kanggo aplikasi lan pangembangane. Proses manufaktur alat PCD ditampilake ing Gambar 5.
(1) Produksi tablet komposit PCD (PDC)
① Proses produksi PDC
PDC umume kasusun saka bubuk berlian alami utawa sintetik lan bahan pengikat ing suhu dhuwur (1000-2000 ℃) lan tekanan dhuwur (5-10 atm). Agen naleni mbentuk jembatan pengikat karo TiC, Sic, Fe, Co, Ni, lan liya-liyane minangka komponen utama, lan kristal berlian ditempelake ing balung jembatan pengikat kanthi bentuk ikatan kovalen. PDC umume digawe menyang disk karo diameteripun tetep lan kekandelan, lan mecah lan polesan lan pangobatan fisik lan kimia cocog liyane. Intine, wangun becik PDC kudu nahan ciri fisik sing apik saka berlian kristal siji sabisa, mula aditif ing awak sintering kudu sethithik, ing wektu sing padha, kombinasi ikatan DD partikel sabisa,
② Klasifikasi lan pilihan saka binder
Binder minangka faktor sing paling penting sing mengaruhi stabilitas termal alat PCD, sing langsung mengaruhi kekerasan, resistensi nyandhang lan stabilitas termal. Cara ikatan PCD sing umum yaiku: wesi, kobalt, nikel lan logam transisi liyane. bubuk campuran Co lan W digunakake minangka agen iketan, lan kinerja lengkap saka PCD sintering paling apik nalika tekanan sintesis 5,5 GPa, suhu sintering 1450 ℃ lan jampel kanggo 4min. SiC, TiC, WC, TiB2, lan bahan keramik liyane. SiC Stabilitas termal SiC luwih apik tinimbang Co, nanging kekerasan lan ketangguhan patah relatif kurang. Pengurangan ukuran bahan mentah sing cocog bisa nambah kekerasan lan kekerasan PCD. Ora ana adesif, kanthi grafit utawa sumber karbon liyane ing suhu ultra-dhuwur lan tekanan dhuwur sing diobong dadi berlian polimer skala nano (NPD). Nggunakake grafit minangka prekursor kanggo nyiapake NPD minangka kondisi sing paling nuntut, nanging NPD sintetik nduweni kekerasan paling dhuwur lan sifat mekanik sing paling apik.
Pamilihan lan kontrol ③ biji
Wêdakakêna berlian bahan baku minangka faktor kunci sing mengaruhi kinerja PCD. Pretreating inten micropowder, nambah jumlah cilik saka zat ngalang-alangi wutah partikel mirah abnormal lan pilihan cukup sintering aditif bisa nyandhet wutah saka partikel mirah abnormal.
NPD murni sing dhuwur kanthi struktur seragam kanthi efektif bisa ngilangi anisotropi lan nambah sifat mekanik. Wêdakakêna prekursor nanografit sing disiapake kanthi cara penggilingan bola energi dhuwur digunakake kanggo ngatur isi oksigen ing suhu dhuwur pra-sintering, ngowahi grafit dadi berlian ing 18 GPa lan 2100-2300 ℃, ngasilake lamella lan NPD granular, lan kekerasan tambah kanthi nyuda ketebalan lamella.
④ Pangobatan kimia pungkasan
Ing suhu sing padha (200 ° ℃) lan wektu (20h), efek penghapusan kobalt saka asam Lewis-FeCl3 luwih apik tinimbang banyu, lan rasio optimal HCl yaiku 10-15g / 100ml. Stabilitas termal PCD mundhak nalika ambane mbusak kobalt mundhak. Kanggo PCD wutah coarse-grained, perawatan asam kuwat rampung mbusak Co, nanging duwe pengaruh gedhe ing kinerja polimer; nambah TiC lan WC kanggo ngganti struktur polycrystal tiron lan nggabungke karo perawatan asam kuwat kanggo nambah stabilitas PCD. Saiki, proses persiapan bahan PCD saya apik, ketangguhan produk apik, anisotropi wis apik banget, wis nyadari produksi komersial, industri sing gegandhengan berkembang kanthi cepet.
(2) Pangolahan lading PCD
① proses nglereni
PCD nduweni atose dhuwur, resistance nyandhang apik lan proses nglereni angel dhuwur.
② prosedur welding
PDC lan awak piso kanthi clamp mechanical, ikatan lan brazing. Brazing yaiku kanggo mencet PDC ing matriks karbida, kalebu brazing vakum, welding difusi vakum, brazing pemanasan induksi frekuensi dhuwur, welding laser, lan liya-liyane. Kualitas welding gegandhengan karo fluks, welding alloy lan suhu welding. Suhu welding (umume luwih murah tinimbang 700 ° ℃) duwe pengaruh paling gedhe, suhu dhuwur banget, gampang nyebabake grafitisasi PCD, utawa malah "over-burning", sing langsung mengaruhi efek welding, lan suhu sing kurang banget bakal nyebabake kekuatan welding ora cukup. Suhu welding bisa dikontrol dening wektu insulasi lan ambane abang PCD.
③ agul-agul proses grinding
Proses grinding alat PCD minangka kunci proses manufaktur. Umumé, nilai puncak agul-agul lan agul-agul ing 5um, lan radius busur ing 4um; lumahing nglereni ngarep lan mburi mesthekake Rampung lumahing tartamtu, lan malah ngurangi lumahing nglereni ngarep Ra kanggo 0,01 μ m kanggo syarat pangilon, nggawe Kripik mili ing lumahing piso ngarep lan nyegah piso tancep.
Proses penggilingan blade kalebu roda penggilingan berlian penggilingan pisau mekanik, penggilingan blade percikan listrik (EDG), pengikat logam penggilingan penggilingan abrasif super keras online electrolytic finishing blade grinding (ELID), penggilingan penggilingan pisau komposit. Antarane wong-wong mau, ing diamond grinding wheel mechanical agul-agul mecah paling diwasa, paling akeh digunakake.
Eksperimen sing gegandhengan: ① partikel mecah wheel bakal mimpin kanggo ambruk agul-agul serius, lan ukuran partikel saka mecah wheel sudo, lan kualitas agul-agul dadi luwih apik; ukuran partikel ② mecah wheel raket related kanggo kualitas agul-agul partikel nggoleki utawa partikel ultrafine pribadi PCD, nanging wis winates efek ing coarse partikel PCD pribadi.
Riset sing gegandhengan ing omah lan ing luar negeri utamane fokus ing mekanisme lan proses penggilingan pisau. Ing mekanisme mecah agul-agul, penghapusan termokimia lan penghapusan mekanis sing dominan, lan penghapusan brittle lan penghapusan lemes relatif cilik. Nalika mecah, miturut kekuatan lan panas resistance saka macem-macem naleni agen diamond mecah gembong, nambah kacepetan lan frekuensi ayunan saka mecah wheel sabisa, supaya brittleness lan lemes aman, nambah babagan aman termokimia, lan nyuda roughness lumahing. Kekasaran permukaan penggilingan garing kurang, nanging gampang amarga suhu pangolahan sing dhuwur, ngobong permukaan alat,
Proses penggilingan lading kudu digatekake: ① milih paramèter proses penggilingan agul-agul sing cukup, bisa nggawe kualitas tutuk pinggiran luwih apik, lumahing agul-agul ngarep lan mburi luwih dhuwur. Nanging, uga nimbang pasukan mecah dhuwur, mundhut gedhe, efficiency mecah kurang, biaya dhuwur; ② pilih kualitas mecah wheel cukup, kalebu jinis Binder, ukuran partikel, konsentrasi, Binder, mecah wheel klamben, karo kahanan mecah agul-agul garing lan udan cukup, bisa ngoptimalake ngarep alat lan sudhut mburi, Nilai passivation tip piso lan paramèter liyane, nalika nambah kualitas lumahing alat.
Roda grinding berlian sing beda duwe ciri sing beda, lan mekanisme lan efek penggilingan sing beda. Resin binder diamond wedhi wheel iku alus, Grinding partikel gampang ambruk prematurely, Ora gadhah resistance panas, lumahing gampang deformed dening panas, Blade lumahing mecah rawan kanggo nyandhang tandha, roughness gedhe; Metal Binder Diamond grinding wheel wis katahan cetha dening mecah crushing, Good formability, lumahing, Low lumahing roughness saka agul-agul mecah, efficiency luwih, Nanging, kemampuan naleni partikel mecah ndadekake poto-ngasah miskin, Lan pinggiran nglereni gampang kanggo ninggalake longkangan impact, Nimbulaké karusakan marginal serius; Keramik binder diamond grinding wheel nduweni kekuatan Moderate, Good kinerja timer eksitasi, More pori internal, Favfor aman bledug lan boros panas, Bisa adaptasi kanggo macem-macem coolant, Suhu mecah kurang, Roda mecah kurang worn, Good wangun penylametan, Akurasi saka efficiency paling dhuwur, Nanging, awak diamond mecah lan binder ndadékaké kanggo tatanan lumahing alat. Gunakake miturut bahan pangolahan, efisiensi penggilingan lengkap, daya tahan abrasif lan kualitas permukaan benda kerja.
Riset babagan efisiensi penggilingan utamane fokus kanggo ningkatake produktivitas lan biaya kontrol. Umumé, tingkat mecah Q (penghapusan PCD per unit wektu) lan rasio nyandhang G (rasio aman PCD kanggo mecah wheel mundhut) digunakake minangka kritéria evaluasi.
sarjana Jerman KENTER mecah alat PCD karo meksa pancet, test: ① mundhak kacepetan wheel mecah, ukuran partikel PDC lan konsentrasi coolant, tingkat mecah lan nyandhang rasio suda; ② mundhak ukuran partikel mecah, mundhak meksa pancet, mundhak konsentrasi saka mirah ing mecah wheel, tingkat mecah lan nambah rasio nyandhang; ③ jinis binder beda, tingkat mecah lan rasio nyandhang beda. KENTER Proses grinding blade alat PCD ditliti kanthi sistematis, nanging pengaruh proses grinding blade ora dianalisis kanthi sistematis.
3. Panganggone lan gagal alat pemotong PCD
(1) Pamilihan paramèter nglereni alat
Sajrone periode wiwitan alat PCD, tutuk pinggiran sing cetha mboko sithik, lan kualitas permukaan mesin dadi luwih apik. Passivation bisa èfèktif mbusak longkangan mikro lan burrs cilik digawa dening mecah agul-agul, nambah kualitas lumahing pinggiran nglereni, lan ing wektu sing padha, mbentuk radius pinggiran bunder kanggo remet lan ndandani lumahing diproses, saéngga nambah kualitas lumahing workpiece.
PCD lumahing alat panggilingan aluminium alloy, kacepetan nglereni umume ing 4000m / min, Processing bolongan umume ing 800m / min, Processing logam non-ferrous elastis-plastik dhuwur kudu njupuk kacepetan ngowahi luwih (300-1000m / min). Volume feed umume dianjurake antarane 0.08-0.15mm / r. Volume feed sing gedhe banget, tambah gaya pemotongan, tambah area geometris residual saka permukaan benda kerja; volume feed cilik banget, tambah panas nglereni, lan tambah nyandhang. ambane nglereni mundhak, pasukan nglereni mundhak, panas nglereni mundhak, urip sudo, ambane nglereni gedhe banget bisa gampang nimbulaké agul-agul ambruk; ambane nglereni cilik bakal mimpin kanggo hardening mesin, nyandhang lan malah agul-agul ambruk.
(2) Nganggo wangun
Alat pangolahan workpiece, amarga gesekan, suhu dhuwur lan alasan liyane, nyandhang ora bisa dihindari. Nyandhang alat berlian kasusun saka telung tahap: fase nyandhang cepet awal (uga dikenal minangka fase transisi), fase nyandhang stabil kanthi tingkat nyandhang konstan, lan fase nyandhang kanthi cepet. Fase nyandhang kanthi cepet nuduhake yen alat kasebut ora bisa digunakake lan mbutuhake grinding maneh. Bentuk nyandhang alat pemotong kalebu nyandhang adesif (nyandhang las dingin), nyandhang difusi, nyandhang abrasif, nyandhang oksidasi, lsp.
Beda karo alat tradisional, bentuk nyandhang alat PCD yaiku nyandhang adesif, nyandhang difusi lan karusakan lapisan polycrystalline. Antarane wong-wong mau, karusakan saka lapisan polycrystal alesan utama, kang dicethakaké minangka ambruk agul-agul subtle disebabake impact external utawa mundhut saka adhesive ing PDC, mbentuk longkangan, kang belongs kanggo karusakan mechanical fisik, kang bisa mimpin kanggo abang saka Processing tliti lan kethokan saka workpieces. Ukuran partikel PCD, wangun agul-agul, Angle agul-agul, materi workpiece lan paramèter Processing bakal mengaruhi kekuatan agul-agul lan pasukan nglereni, lan banjur nimbulaké karusakan saka lapisan polycrystal. Ing praktik teknik, ukuran partikel bahan mentah sing cocog, paramèter alat lan paramèter pangolahan kudu dipilih miturut kahanan pangolahan.
4. Tren pangembangan alat pemotong PCD
Ing saiki, sawetara aplikasi alat PCD wis ditambahi saka ngowahi tradisional kanggo ngebur, panggilingan, nglereni-kacepetan dhuwur, lan wis digunakake digunakake ing ngarep lan luar negeri. Pangembangan kendharaan listrik kanthi cepet ora mung nggawa pengaruh marang industri mobil tradisional, nanging uga nggawa tantangan sing durung tau ana sadurunge ing industri alat, ndesek industri alat kanggo nyepetake optimasi lan inovasi.
Aplikasi saka alat pemotong PCD wis luwih jero lan ningkatake riset lan pangembangan alat pemotong. Kanthi deepening saka riset, specifications PDC saya cilik lan cilik, optimasi kualitas refinement gandum, keseragaman kinerja, tingkat mecah lan rasio nyandhang luwih dhuwur lan luwih dhuwur, wangun lan struktur diversifikasi. Arah riset piranti PCD kalebu: ① riset lan ngembangake lapisan PCD tipis; ② riset lan ngembangake bahan alat PCD anyar; ③ riset kanggo alat PCD welding luwih lan ngurangi biaya; ④ riset mbenakake PCD alat agul-agul proses mecah kanggo nambah efficiency; ⑤ riset ngoptimalake paramèter alat PCD lan nggunakake alat miturut kahanan lokal; ⑥ riset kanthi rasional milih paramèter nglereni miturut bahan sing diproses.
ringkesan ringkes
(1) kinerja pemotongan alat PCD, nggawe kekurangan akeh alat karbida; ing wektu sing padha, rega luwih murah tinimbang alat berlian kristal tunggal, ing pemotongan modern, minangka alat sing janjeni;
(2) Miturut jinis lan kinerja bahan sing diproses, pilihan ukuran partikel lan parameter alat PCD sing cukup, yaiku premis manufaktur lan panggunaan alat,
(3) materi PCD nduweni atose dhuwur, kang materi becik kanggo nglereni piso county, nanging uga ndadekke kangelan kanggo nglereni alat Manufaktur. Nalika Manufaktur, kanggo komprehensif nimbang kangelan proses lan kabutuhan Processing, supaya entuk kinerja biaya paling;
(4) bahan Processing PCD ing county piso, kita kudu cukup milih paramèter nglereni, ing basis saka patemon kinerja produk, minangka adoh sabisa kanggo ngluwihi umur layanan saka alat supaya entuk imbangan saka urip alat, efficiency produksi lan kualitas produk;
(5) Riset lan ngembangake bahan alat PCD anyar kanggo ngatasi kekurangan sing ana
Artikel iki asale saka "jaringan material superhard"
Wektu kirim: Mar-25-2025
