Desarrollo y características de los cortadores de diamante policristalino

1. Descripción general

Las herramientas superduras juegan un papel importante en los campos automotriz, aeroespacial, energético, militar y mecánico. Las herramientas superduras se refieren a herramientas hechas de Materiales superduros como diamante y CBN y sus materiales compuestos. En la actualidad, se utilizan principalmente herramientas PCD (diamante policristalino) y herramientas PcBN (nitruro de boro cúbico policristalino). El diamante policristalino es un material policristalino obtenido sinterizando polvo fino de diamante con un agente aglutinante de metal como el cobalto a alta temperatura y alta presión. Aunque la dureza es ligeramente menor que la del diamante monocristalino, sus granos están dispuestos desordenadamente, isotrópicos y no tienen un plano de escisión. Los cortadores de diamante policristalino tienen un bajo coeficiente de fricción, una excelente conductividad térmica y un bajo coeficiente de expansión. Su dureza es de 2 a 4 veces la del carburo cementado, y la vida de la herramienta es más de 10 veces la del carburo cementado. Además, el precio de las materias primas utilizadas para El diamante policristalino es docenas de veces más bajo que el del diamante natural. Los cortadores de chips compuestos de diamante policristalino utilizan carburo cementado como material base, tienen Soldabilidad y Buena compatibilidad con El diamante policristalino, y tienen buena tenacidad y dureza. Por lo tanto, el diamante policristalino tiene tanto la dureza del diamante como la tenacidad y soldabilidad del carburo cementado.

2. Historia de desarrollo de cortadores de diamante policristalino

Como material de herramienta súper duro, el diamante se ha utilizado en el procesamiento durante cientos de años. Durante el desarrollo de la herramienta, el material de la herramienta para el cuchillo era de aproximadamente 1890 a 1950, y el material típico utilizado era acero de alta velocidad. Alemania fue pionera en el desarrollo de materiales de carburo cementado en 1927, y posteriormente, los materiales de carburo cementado fueron ampliamente utilizados en el campo de la fabricación de herramientas. De 1950 a 1959, con Suecia y los Estados Unidos sintetizando con éxito diamantes sintéticos, los Materiales superduros: Los diamantes comenzaron a reemplazar gradualmente los materiales de carburo cementado como los principales materiales de herramientas de cuchillo. De 1970 a 1979, con el nacimiento exitoso del diamante policristalino preparado con tecnología de síntesis de alta presión, el diamante policristalino sintético se convirtió en un sustituto efectivo del diamante natural. Los problemas materiales de las herramientas de diamante se han resuelto con eficacia, haciendo el uso de herramientas de diamante de piedra, electrónica y automóviles a la industria aeroespacial.

3. Características policristalinas cortadores de diamante

Las herramientas de diamante tienen las ventajas de alta dureza, alta resistencia a la compresión, buena conductividad térmica y buena resistencia al desgaste. Estas características (ventajas) están estrechamente relacionadas con el estado cristalino del diamante. La razón por la que el diamante es extremadamente duro es que en los cristales de diamante, cuatro electrones de valencia de átomos de carbono se unen en una estructura tetraédrica, y cada átomo de carbono forma un enlace covalente con cuatro átomos adyacentes. Esta estructura tiene una fuerte directividad y adherencia. El diamante policristalino se sinteriza con diamante de grano fino y aglutinante con diferentes orientaciones. Debido a esto, El diamante policristalino tiene las características de la poliisotropía. Aunque su resistencia a la abrasión y su dureza no son tan buenas como el diamante de un solo cristal, es más difícil agrietarse a lo largo de un solo plano de escisión que el diamante de un solo cristal, Y también tiene dureza y resistencia a la abrasión que son superadas solo por el diamante de un solo cristal.

La dureza de la superficie Vickers del diamante policristalino es mayor o igual a 1800 HV. La dureza de la superficie Vickers de los carburos cementados es mucho menor que la del diamante policristalino. Las herramientas de diamante policristalino no sufren de recolección de calor y quemaduras de la pieza de trabajo debido a la lenta Extracción de calor durante el proceso de producción, porque su conductividad térmica es mayor que Cu, y es de hasta 700W / mK. La fuerza de corte de las herramientas de diamante policristalino se puede reducir significativamente porque el coeficiente de fricción de las herramientas de diamante policristalino Generalmente solo se 0,1 a 0,3, que es sólo alrededor de un tercio del coeficiente de fricción del carburo cementado. El coeficiente de expansión térmica del diamante policristalino solo se 0,0000009 a 0,00000118, que es aproximadamente una quinta parte del carburo cementado. Además, los cortadores de diamante policristalino no son fáciles de producir cuchillos pegajosos durante la producción y el uso, y los chips no se adhieren fácilmente a la punta para formar chips, porque la afinidad entre El diamante policristalino y los materiales de metal no metálico y no ferroso es extremadamente baja.

Herramientas de diamante policristalino se utilizan principalmente en los siguientes dos aspectos:

(1) se utiliza principalmente para el procesamiento de materiales de metales no ferrosos. Si se utilizan herramientas ordinarias, es fácil que se produzcan defectos como el desgaste de la herramienta y la baja eficiencia de procesamiento. Las herramientas de diamante policristalino pueden mostrar un excelente rendimiento de procesamiento.
(2) para el procesamiento de materiales no metálicos,Cortadores de diamante policristalinoSon adecuados para el procesamiento de materiales no metálicos que son difíciles de procesar, como piedra, carbono duro, CFRP y paneles a base de madera.