金剛石及超硬材料運用中的留心事項

2016-07-28 399

  單晶金剛石
  在其時的超精密加工中, 單晶金剛石的切削東西已是 不可少。它可獲得極為尖銳的切削刃,其刃口圓弧半徑可以抵達連掃描電子顯微鏡(SEM)也無法查看的程度。

  金剛石切削東西的刃磨,雖已有不小的成果。但仍然是以經歷為主,依舊是一個有待處理的課題。金剛石切削東西的幾何參數也許是實習缺乏,所以迄今還有待探求。一般其前角為0°,后角為5~6°,其端部有兩種,一是圓弧,另一為直°線,后者有時稱為修光刃,其長度根據被加工材料來選擇。圓弧車刀在切削過程中的調整對比簡單,而平刃的調整相對而言是很費時的。假設運用在高精度的曲面加工中,圓弧的刃磨懇求就很嚴厲,它精度的好壞會復印在曲面上。據材料標明,日本大阪金剛石制作所在數年前就能抵達R±0.05um,英國則更高,抵達R±0.02um。

  切削過程中,金剛石的導熱性優勝,散熱快,但是要留心切削熱不宜高于700℃,不然會發生石墨化景象,東西會很快磨損。由于金剛石在高溫下和W、Ta、Ti、Zr、Fe、Ni、Co、Mn、Cr、Pt等會發生反響。

  金剛石燒結體(PCD)
  PCD的出現,在許多方面代替了 單晶金剛石。PCD與 金剛石對比,價格便宜,且刃磨遠比 金剛石便當,所以其運用、推行分外靈敏。在許多出現的新材猜中,大多數都是難加工材料,如高硅鋁合金,汽車發動機的活塞許多選用這種材料。一般,含硅量低于10%的鋁合金,用硬質合金切削東西即可,但含硅量逾越10%,就只能憑仗PCD。其時選用的高硅鋁合金含硅量均在12%以上,有的已達18%以上,所以非PCD莫屬。
  但是,由于PCD的種類許多,有合理選擇的 要。其粒度、濃度等都會影響到硬度、耐磨性等功用。因此,在運用中也有 要根據被加工材料的種類。硬度等特性來考慮合理的各種參數。由于其具有各向同性,耐磨性對比好,加工成拔絲模甚至優于 單晶金剛石。
 
  立方氮化硼燒結體(PCBN)
  PCBN是CBN顆粒與結合劑一起燒結而成,耐高溫,硬度僅次于金剛石,與黑色金屬無親和力。從展開的角度來看,許多新材料需用PCBN來加工。比方汽車變速箱的齒輪選用了PCBN的齒輪滾刀,不只獲得高出產率,且明顯的前進了質量,加工面甚至變成了鏡面。據材料標明,PCBN滾切過的齒輪表面由于硼的進入,硬度也變高。這是哈工大的實驗所證實的。由于PCBN耐高溫,在大氣和水蒸氣中,在900℃以下無任何改動且安穩,甚至在1300℃時,和Fe、Ni、Co等也幾乎沒有反響,更不會像金剛石那樣急劇磨損,這時它仍能堅持硬質合金的硬度,因此,它不只能切削淬火過的鋼零件或冷硬鑄鐵,并且能被廣泛運用于高速或超高速的切削工作上。但是,PCBN不適于切削一般的鋼件,因此。選擇東西時有 要留心。收買時有 要考慮到其粒度、濃度。
  PCBN的幾何形狀也有特殊性,一般切削刃需要倒棱成-30°或圓弧,以防護刀尖破損。出產PCBN的廠商不少,國外首要的有美國的GE公司、日本的住友電氣(株)、DIJET(黛杰)、英國的DeBeers等,國內首要有成都東西研討所、貴州第六砂輪廠、桂林地質研討所等。

  超硬材料涂層切削東西
  CVD、PVD等技術的出現,是切削東西領域中的一次嚴峻的改造。它的出現當即引起了機械制造領域的無量反響,志向的切削東西應當是既有硬的表面,又有高的耐性,涂層技術便抵達了這個政策。
  最早的涂層材料都是陶瓷性質的物質,如TiN、TiC、Al23O等,這些年,涂層技術又有了很大的展開。超硬材料涂層正在得到悉數運用,許多產品相繼出現在市場上,但國內尚處在實驗時期,預計也會很快打破,超硬材料涂層的展開,使悉數現有的切削東西的功用都明顯得到了前進,面臨其時許多出現的難加工材料,這些新展開的涂層技術將有無量的適應能力,遠景適當喜人。
  超硬材料涂層的種類共有三大類,即類金剛石、金剛石和CBN。這些涂層材料均為純金剛石或純CBN,所以硬度與堆積的材料是一樣的,和PCD與PCBN對比,因不含結合劑,所以硬度、耐磨性等均有較大的前進。
  金剛石涂層和CBN涂層的功用與原材料是一樣的,僅僅薄膜算了,運用時與陶瓷涂層類同。這兒側重介紹類金剛石膜。
  類金剛石碳(Diamond-LikeCarbon,簡稱DLC)膜具有與金剛石膜相似的優秀功用,其抗抵觸磨損功用杰出,且DLC膜制備技術日趨老練,可以在很低的堆積溫度下獲得大面積且表面粗糙度小的DLC膜,而金剛石薄膜則懇求較高的堆積溫度(約800℃~1000℃),因此,許多基體材料受到限制,如高速鋼,并且在大面積上堆積均勻也對比艱難,表面也粗糙。因此,DLC膜在許多場合更易獲得運用,如可作磁盤的保護膜。
  在涂層切削東西的運用方面,和陶瓷涂層的一樣,涂層基體也有 要作好的處理。一般基體的硬質合金為YG8,其預處理技術首先用W1金剛石微粉拋光,再進行表面脫鈷15min,脫鈷液為1:3硝酸水溶液,然后在丙酮中超聲波清洗10min。基體在涂復之前,清洗的工作極為重要。假設是切削東西,在刃磨中有 要確保不能退火。
  由于超硬材料涂復的技術前史尚短,還處在展開傍邊。信任它也會和陶瓷涂層技術一樣,會更加完善。

  厚膜金剛石
  金剛石薄膜的構成技術和運用研討在全球規劃展開極為靈敏,形成了“金剛石薄膜熱”。在這十多年內,氣相構成的方法展開到二十多種,一般堆積的速度每小時只1~2um,怎么加快堆積速度一直是咱們研討的課題。在近期堆積速度展開到了100um/h以上,最高抵達930um/h。咱們稱之為厚膜金剛石。中國東方六合金剛石研討所成功地把握了這門技術,最大的堆積厚度抵達了2.3mm。現在已產品化,進入了世界領先部隊。厚膜金剛石不一樣于PCD的當地是沒有結合劑,是純金剛石,所以它的硬度高得多,與 金剛石不一樣,它具有各向同性,成本低,因此在許多方面將代替PCD。用作拔絲模將是均勻磨損,因此拔絲的線材質量明顯優于 金剛石模具。假設堆積質量進一步前進,在超精密加工中也有代替 金剛石的也許,因此頗受超精密領域的注重。

 

 

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