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金剛石刀具都有哪些材料分類你知道嗎?

来源:sycutter.cn    日期:2020-03-06    浏覽量:載入中...

金剛石刀具材料分爲單晶金剛石(有天然和人造兩種,天然單晶金剛石價格昂貴,部分被人造單晶金剛石替代)、人造聚晶金剛石(PCD)和人造聚晶金剛石與硬質合金複合刀片(PCD/CC)以及CVD金剛石。


1、單晶金剛石

單晶金剛石用作切削刀具必須是大顆粒的(質量大於0.1g,最小徑長不得小於3mm),主要用于表面粗糙度、幾何形狀精度和尺寸精度有較高要求的精密和超精密加工應用領域。


天然單晶金剛石是金剛石中最耐磨的材料。它本身質地細密,經過精細研磨,切削刃的刃口鈍圓半徑可小到0.008~0.005μm。但天然單晶金剛石較脆,其結晶各向異性,不同晶面或同一晶面不同方向的晶體硬度均有差異,在進行刃磨和使用時必須選擇合適的方向。由於使用條件刻薄,加上天然單晶金剛石資源有限,價格十分昂貴,所以生産上大多采用PCD、PCD/CC和CVD金剛石刀具。公衆號智造大觀,專注于機械制造要聞及相關理論知識分享,天然單晶金剛石主要用於某些有色金屬的超精密切削加工或黃金首飾的生産中。


人工分解單晶金剛石的尺寸、形狀和性能都具有良好的一致性,目前由于高溫高壓技術日趨成熟,能夠制備一定尺寸的人工分解單晶金剛石,尤其在加工高耐磨的層狀木板時,其性能要優于PCD金剛石,不會引起刃口過早鈍化。


2、人造聚晶金剛石(PCD)和人造聚晶金剛石與硬質合金複合刀片(PCD/CC)

PCD是在高溫(約1800℃)、高壓(5~6MPa)下,利用钴等金屬結合劑將許多金剛石單晶粉聚晶成多晶體材料,其硬度雖稍低于單晶金剛石,但它是隨機取向的金剛石晶粒的聚合,屬各向同性,用作切削刀具時可以任意取向刃磨,無需像天然金剛石那樣必須選用最佳的解理面作爲前刀面。在切削時,切削刃對意外損壞很不敏感,抗磨損能力也較強,可長時間保持鋒利的切削刃,加工時可采用很高的切削速度和較大的背吃刀量(吃深),使用壽命一般高于WC基硬質合金刀具10~500倍,而且由於PCD中金屬結合劑具有導電性,使得PCD便于切割成形,且原料來源豐富,其價格只有天然金剛石的幾十分之一至十幾分之一,已成爲傳統WC基硬質合金刀具的高性能替代品。


为提高PCD刀片的韧性和可焊性,以硬质合金为基底,在其表面烧结或压制一层0.5~1mm厚的PCD而组成金刚石复合刀片(PCD/CC)。PCD/CC可用焊或机夹方式制作刀具。由于其可焊性好,重磨容易,成本低,故应用广泛。须指出的是,PCD和PCD/CC刀具的刃口锋利性和加工表面质量均不如单晶金刚石,同时其可加工性差,磨削比小,难以根据刀头的几何形状任意成形,至今还不能方便地制造带断屑槽可转位刀片和立銑刀等几何形状复杂的产品。


3、CVD金剛石

CVD金剛石是一種高抗磨性的純金剛石材料,不含結合劑,它是在低壓(﹤0.1MPa)下制備的。CVD金剛石主要有CVD薄膜塗層(CD)和CVD厚膜(TFD)兩種形式。


CD是用CVD(化學氣相沈積)工藝,在硬質合金基體(常用K類合金)上沈積一層厚度約10~30μm,由多晶組成的膜狀金剛石而成。


因基体易于制成复杂形状,故适用于几何形状复杂的刀具,如丝锥、钻头、立銑刀和带断屑槽可转位刀片等。国际工具巿场上已有CD刀具的产品,如瑞典Sandvik公司的CD1810和美国Kennametal公司的KCD25,主要用于有色金属及非金属材料的高速精密加工,刀具寿命比未涂层的硬质合金刀具提高近十倍甚至数十倍。但CD刀具不适于加工金属一类复合材料,因为复合材料中的硬质颗粒在很短时间内就会将刀具表面一层涂层磨穿,所以尽管CD刀具的价格比同类PCD刀具要低,但由于金刚石薄膜与基体材料间的粘着力较小,于是限制了它的广泛应用。

上一個:暫無下一個:影響走心機加工精度的幾個因素
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