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PCD聚晶金刚石刀具行业基础资料

来源:未知    发布时间:2020-06-03    浏览量:

  

  我国在60 年代就成功的研制出人造金刚石。又在此基础上, 用高温、高压技术在硬质合金基体上烧结一层聚晶金刚石, 两者形成一体的刀坯。这样就将金刚石的高硬度高耐磨性和硬质合金的韧性结合在一起。这种刀片称人造聚晶金刚石复合片,简称为PCD 刀具

  人造聚(ju)晶金刚石复(fu)合片的性(xing)能与切削特点:

PCD 刀具

  1.硬度(du)(du)(du)为HV7500 ~ 9000,仅次于(yu)天然(ran)金(jin)刚石(shi),而且它(ta)的硬度(du)(du)(du)和耐磨性在各方向(xiang)一(yi)致,不需选向(xiang)。它(ta)的强度(du)(du)(du)由(you)于(yu)有韧性较高的硬质(zhi)合(he)(he)金(jin)支撑,其复合(he)(he)抗弯强度(du)(du)(du)σbb可达1500Mpa 。

  2.具有很高的耐(nai)磨性,其耐(nai)磨性一般为硬(ying)质合金的60~ 80 倍。在(zai)切削(xue)硬(ying)度较高的(HV>1500)非金属材料(liao)时,其刀(dao)具耐(nai)用度极高。

  3.具(ju)有(you)较低的(de)摩(mo)(mo)擦(ca)系(xi)数(shu)(shu),金(jin)刚石与有(you)色金(jin)属(shu)的(de)摩(mo)(mo)擦(ca)系(xi)数(shu)(shu)为0.1~ 0.3,而(er)硬(ying)质(zhi)合金(jin)与有(you)色金(jin)属(shu)的(de)摩(mo)(mo)擦(ca)系(xi)数(shu)(shu)是0.3~ 0.6,这样用PCD 刀具(ju)时,可(ke)降低切削力和切削温度约1/2~ 1/3 。

  4.具(ju)有很高的导热(re)性,金刚石的导热(re)系数为146W/m.k ,是(shi)硬(ying)质合金的1.5~ 7 倍(bei),可以大(da)大(da)的降低切(qie)削区的温度,提高刀具(ju)耐(nai)用度。

  5.金刚石的(de)线膨(peng)胀系数很小(0.9 ~ 1.18 ×10-6mm/mm. ℃ ),约为一般钢(11 ×10-6mm/mm. ℃ )的(de)1/10。而且由于(yu)刀刃锋利,已加工表面冷硬现(xian)象小(6 μm左右),为硬质合金刀具的(de)1/3 左右,所(suo)以加工精度好。

  6.由于(yu)聚(ju)晶层晶粒(li)直径(jing)一般约(yue)为2~ 0.5 μm,它的(de)刃(ren)口锋(feng)利程度不如天然金刚石刀(dao)具, 所以(yi)加工(gong)(gong)精(jing)度低于(yu)天然金刚石刀(dao)具,只能(neng)达到表面粗糙度Ra0.2~ 0.05 μm.但它还可以(yi)制成尺寸较大的(de)刀(dao)片,用于(yu)成形加工(gong)(gong)。

  PCD 刀具主要用(yong)于高效(xiao)切削有(you)色金(jin)(jin)属和非金(jin)(jin)属。如(ru)铝(lv)和铝(lv)合金(jin)(jin)、铜(tong)和铜(tong)合金(jin)(jin)、硬质合金(jin)(jin)、工程陶瓷、石墨、塑料(liao)(liao)、橡胶(jiao)(jiao)、层(ceng)板、硅橡胶(jiao)(jiao)、巴氏(shi)合金(jin)(jin)、各种(zhong)复合材料(liao)(liao)、玻璃钢(gang)等(deng)。特(te)别在汽车制造业(ye)、航天、航空、造船、发动机制造行业(ye),可(ke)得到广(guang)泛的应用(yong)。

  1.在硅铝(lv)合(he)金(jin)(jin)切削(xue)加工中的(de)应(ying)用: 美、英、德等(deng)国, 采用PCD 刀具(ju)加工硅铝(lv)合(he)金(jin)(jin)(含(han)硅量(liang)9~ 18% )的(de)汽车活塞、传动(dong)箱、气缸、船用发动(dong)机(ji)等(deng)零件(jian),切削(xue)速度Vc=173 ~ 1098m/min ,其(qi)刀具(ju)寿命为硬(ying)(ying)质合(he)金(jin)(jin)刀具(ju)寿命的(de)50~ 450 倍;是单(dan)晶(jing)金(jin)(jin)刚(gang)石刀具(ju)的(de)2~ 5 倍。刀具(ju)成本为硬(ying)(ying)质合(he)金(jin)(jin)的(de)1/5 ~1/6。

  2.在铜合(he)(he)金切削加工(gong)中的(de)(de)应用:用PCD 刀(dao)具加工(gong)整流子、连(lian)杆(gan)套、泵体、滑动轴承(cheng)和阀体等零件(jian),切削速度(du)Vc=200 ~ 750m/min ,刀(dao)具寿命是(shi)(shi)单晶金刚(gang)石刀(dao)的(de)(de)1.5~ 60 倍,是(shi)(shi)硬质合(he)(he)金刀(dao)具的(de)(de)300 倍。可省去大量的(de)(de)磨刀(dao)和换刀(dao)时间。

  3.在(zai)复合材料加工(gong)中的应(ying)用: 采用PCD 刀(dao)具切(qie)削玻璃(li)纤维(wei)增强复合材料, 其刀(dao)具耐(nai)用度(du)是硬质(zhi)合金(jin)刀(dao)具的1/20 ,并(bing)且加工(gong)精(jing)度(du)比硬质(zhi)合金(jin)高。

  4.在(zai)钛合(he)(he)金(jin)切削中的应用:用它(ta)切削钛合(he)(he)金(jin)的效果非常显著(zhu),其(qi)刀具耐用度为硬质合(he)(he)金(jin)刀具的1000 多(duo)倍。而且它(ta)与钛合(he)(he)金(jin)的相(xiang)互扩散最小(xiao)。

  5.在切削(xue)硬(ying)质合金(jin)中(zhong)的应用:用PCD 刀具采用Vc=28 ~56m/min ,ap=0.5mm , f=0.1 ~ 0.3mm/r车(che)削(xue)模具用硬(ying)质合金(jin)(YG15 、YG20) ,效率(lv)比磨削(xue)高许(xu)多倍。

  6.在切削砂轮中的(de)应用: 用PCD 刀(dao)(dao)具(ju)车削硬度为HV1800 ~ 2450 刚玉类各种结(jie)合(he)剂的(de)砂轮几(ji)百个,其刀(dao)(dao)具(ju)磨(mo)耗体(ti)积与砂轮切除体(ti)积比例(li)为1/1350 万。较传统的(de)刀(dao)(dao)碗车削效(xiao)率高(gao)几(ji)十倍,且噪(zao)音没(mei)有,粉尘也小。

  7.在砂轮整(zheng)(zheng)修(xiu)(xiu)(xiu)中的应用:用PCD 刀片制作成(cheng)如图所示(shi)的休整(zheng)(zheng)工具,来(lai)修(xiu)(xiu)(xiu)整(zheng)(zheng)磨刀机上的砂轮,具有修(xiu)(xiu)(xiu)整(zheng)(zheng)效率高,砂轮修(xiu)(xiu)(xiu)除量(liang)小,被(bei)修(xiu)(xiu)(xiu)整(zheng)(zheng)砂轮表面(mian)跳(tiao)动小而平整(zheng)(zheng),受到社会上的欢迎。

PCD 刀具

  PCD 刀(dao)具(ju)的性能特点

  金(jin)(jin)刚(gang)(gang)石(shi)(shi)刀具(ju)具(ju)有(you)硬度(du)高(gao)、抗压强度(du)高(gao)、导热(re)性及耐(nai)磨性好等(deng)特性, 可在(zai)高(gao)速切(qie)削中获得很(hen)高(gao)的加(jia)工(gong)精度(du)和加(jia)工(gong)效率。金(jin)(jin)刚(gang)(gang)石(shi)(shi)刀具(ju)的上述(shu)特性是由金(jin)(jin)刚(gang)(gang)石(shi)(shi)晶体(ti)状态决定的。在(zai)金(jin)(jin)刚(gang)(gang)石(shi)(shi)晶体(ti)中,碳原子(zi)(zi)的四个(ge)(ge)(ge)价(jia)电子(zi)(zi)按四面(mian)体(ti)结(jie)构成(cheng)键,每个(ge)(ge)(ge)碳原子(zi)(zi)与(yu)四个(ge)(ge)(ge)相邻原子(zi)(zi)形成(cheng)共价(jia)键,进而组成(cheng)金(jin)(jin)刚(gang)(gang)石(shi)(shi)结(jie)构, 该结(jie)构的结(jie)合力和方向性很(hen)强, 从而使金(jin)(jin)刚(gang)(gang)石(shi)(shi)具(ju)有(you)极高(gao)硬度(du)。由于聚晶金(jin)(jin)刚(gang)(gang)石(shi)(shi)( PCD )的结(jie)构是取向不一(yi)的细晶粒(li)金(jin)(jin)刚(gang)(gang)石(shi)(shi)烧结(jie)体(ti),虽(sui)然加(jia)入了结(jie)合剂,其硬度(du)及耐(nai)磨性仍低于单晶金(jin)(jin)刚(gang)(gang)石(shi)(shi)。但(dan)由于PCD 烧结(jie)体(ti)表现(xian)为各向同性,因(yin)此不易(yi)沿单一(yi)解理面(mian)裂开。

  PCD 刀具材料的主要性能指标:PCD 的硬度可达8000HV ,为硬质合金的80 ~120倍;PCD 的导热系数为700W/mK ,为硬质合金的1.5 ~ 9 倍,甚至高于PCBN 和铜,因此PCD 刀具热量传递迅速;PCD 的摩擦系数一般仅为0.1 ~ 0.3(硬质合金的摩擦系数为0.4 ~1),因此PCD 刀具可显著减小切削力;PCD 的热膨胀系数仅为0.9 ×10 -6 ~1.18 ×10-6,仅相当于硬质合金的1/5 ,因此PCD 刀具热变形小,加工精度高;PCD 刀具与有色金属和非金属材料间的亲和力很小,在加工过程中切屑不易粘结在刀尖上形成积屑瘤.

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