¿Cuáles son los diferentes tipos de herramientas de diamante? Introducción detallada
Resumen: ¿Cuáles son los tipos de herramientas diamantadas? Diamante natural (ND); Diamante policristalino artificial (PCD)... Existen muchos tipos de herramientas de diamante con importantes diferencias de rendimiento. Las estructuras, los métodos de preparación y los campos de aplicación de los diferentes tipos de herramientas de diamante son bastante diferentes. A continuación se presenta la clasificación de las herramientas de diamante. Las herramientas de corte de diamante tienen las ventajas de una dureza y resistencia al desgaste extremadamente altas, un bajo coeficiente de fricción, un alto módulo elástico, una alta conductividad térmica, un bajo coeficiente de expansión térmica y una baja afinidad con los metales no ferrosos. Se puede utilizar para el procesamiento de precisión de materiales duros y quebradizos no metálicos, como grafito, materiales de alta resistencia al desgaste, materiales compuestos, aleaciones de aluminio con alto contenido de silicio y otros materiales metálicos no ferrosos resistentes. Existen muchos tipos de herramientas de diamante con diferencias significativas en su rendimiento. Las estructuras, los métodos de preparación y los campos de aplicación de los diferentes tipos de herramientas de diamante son bastante diferentes.
Tipos de herramientas diamantadas
1. Diamante Natural (ND);
2. Diamante Policristalino Artificial (PCD); Hoja compuesta de diamante policristalino artificial Poly CrystalDiamondCompact (PDC); herramientas de diamante recubiertas por deposición química de vapor. Varias herramientas de diamante químicas (4 fotos) VaporDepositionDiamondCoatedTools (CVD).
4. Depositar una película gruesa de diamante puro sin sustrato ThickDiamondFilm (CD) con un espesor de 100 µm.
5 Depositar directamente un espesor inferior a 30 µm; la superficie del sustrato de la herramienta Recubrimiento de película de diamante CoatedThinDiamondFilm (CD).
Herramientas de diamante natural (ND)
Es el espectro máximo Raman del diamante natural y tiene las siguientes características:
(1) El borde afilado 1332 muestra la presencia de diamante.
(2) La amplitud de la onda (FWHM) es de 4,1 cm-1
Demuestra que es diamante puro. La ND es la sustancia más dura conocida actualmente en los minerales y se utiliza principalmente para preparar herramientas de torneado. Después del pulido fino, el radio del filo de las herramientas de diamante natural puede alcanzar 0,01 ~ 0,002 m. Entre ellos, se observó que el filo de la herramienta de diamante monocristalino natural (Single Crystalline Diamond, SCD) seguía siendo liso después de haber sido ampliado 1500 veces. Ra puede alcanzar 4 µm al girar un pistón de aluminio con SCD, mientras que Ra es de 15 a 50 µm cuando la superficie es rugosa cuando se procesa con una herramienta PCD en las mismas condiciones de corte. Por lo tanto, se pueden obtener superficies especulares utilizando herramientas SCD con tornos de precisión para mecanizado de precisión y ultraprecisión.
Herramientas de corte de diamante policristalino (PCD)
El PCD es un material policristalino formado mediante la agregación y sinterización de polvo de diamante a través de aglutinantes metálicos como el cobalto en condiciones de alta temperatura y presión ultraalta. También se llama diamante sinterizado. La herramienta de diamante policristalino se sinteriza integralmente en una fresa para el procesamiento de fresado. Los granos de PCD están dispuestos en un estado desordenado, son isotrópicos, tienen una dureza uniforme y la temperatura de grafitización es de 550 °C. La herramienta tiene alta dureza, alta conductividad térmica, bajo coeficiente de expansión térmica, alto módulo elástico y bajo coeficiente de fricción. La hoja es muy afilada y otras características.
Herramientas de corte de compuesto de diamante policristalino sintético (PDC)
Para mejorar la dureza y soldabilidad de las hojas de PCD, las hojas de PCD y de carburo a menudo se convierten en hojas compuestas de diamante policristalino sintético (PDc). ). Es decir, se presiona y sinteriza una capa de PCD de 0,5 a 1 mm de espesor sobre la superficie de una base de carburo cementado. La resistencia a la flexión de las hojas compuestas es básicamente la misma que la del carburo cementado y la dureza es cercana al PCD, por lo que se puede usar en lugar de PCD. La nitidez de los bordes y la calidad de la superficie de las piezas procesadas de PCD y de las herramientas de compuesto de diamante policristalino artificial (PDC) son inferiores a las del ND. Al mismo tiempo, su maquinabilidad es muy pobre, la relación de rectificado es pequeña y es difícil darle forma arbitraria de acuerdo con la geometría del cabezal de la herramienta. Actualmente, las láminas compuestas de diamante policristalino artificial sólo se pueden utilizar para preparar herramientas de torneado. Hasta el momento, no es posible fabricar plaquitas indexables con rompevirutas y fresas con geometrías superficiales curvas tridimensionales complejas.
Herramienta de soldadura de película gruesa de diamante (TDF) CVD
La herramienta de soldadura de película gruesa de diamante sirve para soldar la película gruesa de diamante CVD cortada con láser al sustrato (generalmente carburo cementado tipo K). Al mismo tiempo, se forma una pieza compuesta en la hoja y luego la pieza compuesta se pule, se suelda al cuerpo del cortador por segunda vez y se afila hasta darle la forma y el borde requeridos. La película gruesa de diamante CVD (espesor de película de diamante de hasta 30 µm) tiene las características de alta dureza, resistencia al desgaste y bajo coeficiente de fricción. Es un material ideal para fabricar herramientas de corte para cortar metales no ferrosos y materiales no metálicos. Debido a la complejidad del proceso de soldadura con diamante, las herramientas de soldadura de película gruesa de diamante (TDF) CVD aún no se han utilizado en grandes cantidades.
Herramientas recubiertas de diamante
Las herramientas recubiertas de diamante utilizan el método CVD para depositar directamente una capa de película de diamante de 1 a 25?m, sin plano de escisión isotrópico. La dureza de las herramientas de corte recubiertas con película delgada alcanza 9800~10000HV. La conductividad térmica es alta y la conductividad térmica a temperatura ambiente llega a 2000W·m-1·K-1, mientras que la conductividad térmica de las herramientas de carburo cementado es solo de 80~100m-1·K-1. El diamante del método CVD se puede recubrir sobre cualquier herramienta de forma compleja, lo cual es la ventaja más significativa que el diamante policristalino no puede tener.
Herramientas de nitruro de boro cúbico (PCBN)
El nitruro de boro cúbico (PCBN) es el segundo material inorgánico superduro después del diamante sintético, y su dureza es ligeramente menor que la del diamante. Tiene buena estabilidad térmica y su resistencia al calor puede alcanzar 1400~1500 grados, que es casi el doble que la resistencia al calor del diamante (700~800 grados). Las herramientas de corte de nitruro de boro cúbico (PCBN) son principalmente adecuadas para procesar diversos metales ferrosos y materiales de aleación. Son más adecuadas para diversos aceros endurecidos (acero para herramientas al carbono, acero para rodamientos, acero para moldes, acero de alta velocidad), hierro fundido gris perlítico ( hierro fundido de vanadio-titanio) Procesamiento de aleaciones de alta temperatura de hierro fundido enfriado (aleaciones a base de níquel, aleaciones a base de cobalto) y revestimiento de superficies por pulverización. Tiene una larga vida útil, reduce la cantidad de cambios de herramientas y compensa el tiempo inactivo, de modo que el alto rendimiento de las máquinas herramienta CNC y las líneas de producción automatizadas se puede utilizar por completo y puede cambiar el método de mecanizado tradicional ( es decir, mecanizado en desbaste con herramientas antes y después del temple. Utilizando el método de acabado con muela abrasiva, es posible realizar el procesamiento de torneado antes y después del temple en una máquina herramienta CNC (torneado en lugar de rectificado), lo que tiene buenos beneficios económicos.
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