Superhårt verktygsmaterial avser superhårda material som kan användas som skärverktyg. För närvarande kan det delas in i två kategorier: diamantskärverktygsmaterial och kubisk bornitridskärverktygsmaterial. Det finns fem huvudtyper av nya material som har använts eller testas.
(1) Naturlig och artificiell syntetisk stor enkristalldiamant
(2) Polydiamantblad (PCD) och polydiamantkompositblad (PDC)
(3) CVD-diamant
(4) Polykristallin kubisk borammoniak; (PCBN)
(5) CVD-beläggning med kubisk borammoniak
1, naturlig och syntetisk stor enkristalldiamant
Naturlig diamant har en enhetlig kristallstruktur utan inre korngräns, vilket gör att verktygets egg teoretiskt kan uppnå atomär jämnhet och skärpa, med stark skärförmåga, hög precision och liten skärkraft. Hårdheten, slitstyrkan, korrosionsbeständigheten samt den kemiska stabiliteten hos naturlig diamant säkerställer verktygets långa livslängd, kan säkerställa lång normal skärning och minska påverkan av verktygsslitage på de bearbetade delarnas noggrannhet. Dess höga värmeledningsförmåga kan minska skärtemperaturen och delarnas termiska deformation. De fina egenskaperna hos naturlig stor enkristalldiamant kan uppfylla de flesta kraven på precisions- och ultraprecisionsskärning för verktygsmaterial. Även om priset är högt, är det fortfarande erkänt som det ideala precisions- och ultraprecisionsverktygsmaterialet, och kan användas i stor utsträckning vid bearbetning av kärnreaktorer och annan högteknologi inom speglar, missiler och raketer, hårddisksubstrat för datorer, superprecisionsbearbetning av acceleratorelektronkanoner och traditionella klockdelar, smycken, pennor, precisionsbearbetning av metalldekorationer för förpackningar etc. Dessutom kan det också användas för att tillverka oftalmologi, hjärnkirurgiska skalpeller, ultratunna biologiska blad och andra medicinska verktyg. Den nuvarande utvecklingen av högtemperatur- och högtrycksteknik gör det möjligt att framställa stora enkristalldiamanter av en viss storlek. Fördelen med detta diamantverktygsmaterial är dess goda storlek, form och konsistens, vilket inte uppnås i naturliga diamantprodukter. På grund av bristen på stora naturliga diamanter, det dyra priset, kommer syntetiska enkristalldiamantverktygsmaterial med stor partikelform i ultraprecisionsskärning som ett naturligt ersättningsmaterial för stora enkristalldiamanter att utvecklas snabbt.
2. Polykristalldiamant (PCD) och polykristalldiamantkompositblad (PDC) har följande fördelar jämfört med stora enkristalldiamanter som verktygsmaterial. Polykristalldiamant (PCD) och polykristalldiamantkompositblad (PDC) har följande fördelar: (1) Kornformen är oordnad, det är isotropiskt och det finns ingen klyvningsyta. Därför har de inte samma styrka och hårdhet som stora enkristalldiamanter på sina kristallytor.
Och slitstyrkan är mycket annorlunda, och på grund av klyvningsytans närvaro är den spröd.
(2) har hög hållfasthet, särskilt PDC-verktygsmaterialet tack vare stödet av karbidmatris och har hög slagtålighet. Slagbrott orsakar endast små kornbrott, inte som enkristalldiamant med stor kollaps. Därför kan PCD- eller PDC-verktyg inte bara användas för precisionsskärning och vanlig halvprecisionsbearbetning. De kan också användas för grovbearbetning och intermittent bearbetning (såsom fräsning etc.), vilket avsevärt utökar användningsområdet för diamantverktygsmaterial.
(3) Stora PDC-verktygsämnen kan framställas för att möta behoven hos stora bearbetningsverktyg som fräsar.
(4) Specifika former kan tillverkas för att möta behoven hos olika bearbetningar. Tack vare förbättringar av PDC-verktygsämnen och bearbetningstekniker som elektrisk gnista, laserskärningsteknik, kan triangel-, fiskbens-, gavel- och andra specialformade bladämnen bearbetas och formas. För att möta behoven hos specialskärverktyg kan de även utformas som lindade, sandwich- och rullade PDC-verktygsämnen.
(5) Produktens prestanda kan utformas eller förutsägas, och produkten ges de nödvändiga egenskaperna för att anpassa sig till dess specifika användning. Till exempel kan val av finkornigt PDC-verktygsmaterial förbättra verktygets eggkvalitet; grovkornigt PDC-verktygsmaterial kan förbättra verktygets hållbarhet.
Sammanfattningsvis, med utvecklingen av PCD- och PDC-verktygsmaterial har tillämpningen av PCD- och PDC-verktyg snabbt expanderat till många tillverkningsindustrin.
Industrin används ofta för skärande bearbetning av icke-järnmetaller (aluminium, aluminiumlegering, koppar, kopparlegering, magnesiumlegering, zinklegering etc.), karbid, keramik, icke-metalliska material (plast, hårdgummi, kolstänger, trä, cementprodukter etc.), kompositmaterial (såsom fiberförstärkt plast, CFRP, metallmatriskomposit MMC), särskilt inom bil- och träbearbetningsindustrin, och har blivit ett högpresterande alternativ till traditionell karbid.
Publiceringstid: 27 mars 2025
