Išsami itin kietų pjovimo įrankių medžiagų savybių, charakteristikų ir pritaikymo analizė

Išsami itin kietų pjovimo įrankių medžiagų savybių, charakteristikų ir pritaikymo analizė

Tikslios gamybos ir greitojo apdirbimo{0}}srityse itin kietos įrankių medžiagos dėl savo puikių savybių tapo tikslaus apdirbimo „ginklu“. Šis straipsnis prasidės nuo dviejų pagrindinių ypač kietų medžiagų - deimantų ir kubinio boro nitrido (CBN), supažindinančių jus su kietuoju „pramoninių dantų“ stiprumu, atsižvelgiant į jų tipus, savybes ir taikymo scenarijus!

Ⅰ. Deimantiniai pjovimo įrankiai: „kietumo karalius“ gamtoje

Deimantas yra anglies izomeras, kurio mikrokietumas yra 10 000 HV, todėl tai yra kiečiausia gamtoje žinoma medžiaga. Jo pjovimo įrankiai yra žinomi dėl didelio kietumo, didelio atsparumo dilimui, mažo trinties koeficiento ir puikaus šilumos laidumo, todėl jie yra „galutinis ginklas“ apdorojant spalvotuosius metalus ir nemetalines medžiagas.

 

1. Trys pagrindiniai deimantinių pjovimo įrankių tipai
(1) Natūralūs deimantiniai pjovimo įrankiai

• Šimto metų istoriją turintis „tikslaus apdirbimo karalius“, kurio pjovimo briaunos spindulys yra iki 0,002 μm, gali pasiekti itin-ploną pjovimą ir ypač mažą paviršiaus šiurkštumą, todėl jis yra nepakeičiamas įrankis tokiose srityse kaip aviacija ir optika.

 

(2) PCD (polikristalinio deimanto) pjovimo įrankiai

• Praėjusio amžiaus aštuntajame dešimtmetyje įvykus aukštos{0}temperatūros ir aukšto{1}}slėgio sintezės technologijų proveržiui, PCD peiliai tapo pagrindine pramonės šaka, pasižyminčia mažomis sąnaudomis ir dideliu atsparumu dilimui. Jo žaliavos šaltiniai yra gausūs, o jo kaina yra tik 1/10–1/50 natūralaus deimanto. Jis plačiai naudojamas tiksliai pjaustant spalvotuosius metalus, pvz., aliuminį ir varį.

 

(3) CVD deimantiniai pjovimo įrankiai

• Susintetinta cheminiu garų nusodinimu ant nevienalyčių substratų, struktūra atitinka natūralų deimantą ir sujungia monokristalinio ir polikristalinio privalumus. Jis atsirado tokiose srityse kaip medienos apdirbimas ir puslaidininkiai.

 

2. Veikimo charakteristikos: kietas, greitas, stabilus, tikslus
(1) Kietumas ir atsparumas dilimui:

• Natūralus deimantų kietumas yra 10-100 kartų didesnis nei kietųjų lydinių, todėl žymiai pailgėja įrankio tarnavimo laikas.

 

(2) Mažas trinties koeficientas:

• ypač mažas trinties koeficientas su spalvotaisiais metalais{0}}, maža pjovimo jėga ir minimali deformacija.

(3) Itin aštrus pjovimo kraštas:

• Natūralaus deimantinio pjovimo briaunos spindulys gali siekti 0,002 m, palaikantis itin tikslų apdirbimą.

(4) Didelis šilumos laidumas:

• pjovimo šiluma greitai išsisklaido, įrankio temperatūra žema, šiluminio plėtimosi koeficientas mažas, o matmenų stabilumas puikus.

 

3. Taikymo scenarijai:
(1) Didelio greičio tikslus pjovimas:

• {0}}dėvėjimuisi atsparių medžiagų, pvz., silicio aliuminio lydinio, stiklo pluošto, keramikos ir kt.

(2) Apdailos procesas:

• Spalvotųjų metalų paviršiaus poliravimas-.

(3) Apribojimai:

• Prastas terminis stabilumas. Kietumas smarkiai krenta, kai pjovimo temperatūra viršija 700-800 laipsnių. Netinka deimantų (anglies) ir geležies atomų sąveikai aukštoje juodųjų metalų temperatūroje, nes anglies atomai virs grafito struktūromis, o pjovimo įrankis gali būti pažeistas.

 

Ⅱ. Kubinis boro nitridas (CBN): juodųjų metalų „aukštos temperatūros karas“.

1. Du pagrindiniai kubinių boro nitrido pjovimo įrankių tipai
(1) Integruotas PCBN peiliukas

Visas korpusas sukepintas iš polikristalinio CBN, tinkamas apdirbti dideliu greičiu- su dideliais pjovimo kiekiais, pvz., kietai pasukti automobilių pavaras po grūdinimo.

 

(2) PCBN kompozicinis peilis
Kompozitas iš 0,5–1,0 mm storio PCBN sluoksnio ant kieto lydinio pagrindo, subalansuojantis kietumą ir atsparumą dilimui, plačiai naudojamas tiksliai apdirbant guolių plieną ir liejimo plieną.

 

 

2. Veikimo charakteristikos:
(1) Didelis kietumas ir atsparumas dilimui: kietumas yra artimas deimantui, tinkamas didelio kietumo medžiagoms (pvz., grūdintas plienas) apdoroti.

 

(2) Itin didelis terminis stabilumas: atsparumas karščiui siekia 1400–1500 laipsnių, o tai yra du kartus didesnis nei deimantų ir palaiko greitą pjovimą.

 

(3) Cheminis inertiškumas: 1200–1300 laipsnių temperatūroje nereaguoja su geležies{1}}pagrindo medžiagomis, išvengiama didelio susidėvėjimo.

 

(4) Geras šilumos laidumas: šilumos laidumas yra antras po deimantų ir gerokai viršija greitojo plieno ir kietojo lydinio.

 

(5) Mažas trinties koeficientas: maža pjovimo jėga, aukšta paviršiaus kokybė.

 

 

3. Taikymo scenarijus: gesinto plieno ir kietojo ketaus „priešais“.
(1) Sunkiai pjaustomų medžiagų apdorojimas:

grūdintas plienas, kietasis ketus, aukštos temperatūros{0}}lydiniai, paviršiumi purškiamos medžiagos

 

(2) Didelio tikslumo apdirbimas:

Didelis tikslumas, paviršiaus šiurkštumas tik Ra0,20 m.

 

(3) Apribojimai:

Prastas kietumas, netinka grubiam apdirbimui esant mažam greičiui ir didelėms smūgio apkrovoms. Pjaunant plastikines medžiagas, tokias kaip aliuminio lydiniai, vario lydiniai ir kt., gali kauptis drožlės.

 

Ⅲ. Superhard pjovimo įrankių pasirinkimo vadovas

1. Deimantiniai pjovimo įrankiai:

Pirmenybė teikiama tiksliam-spalvotųjų metalų ir nemetalų apdirbimui, todėl reikalinga griežta pjovimo temperatūros kontrolė.

 

2. Kubiniai boro nitrido pjovimo įrankiai:

specializuojasi greitojo{0}}juodųjų metalų ir kietųjų medžiagų apdirbimo srityje, ypač tinka grūdintam plienui ir ketui.

 

Ⅳ. Išvada

 

Nuo „didžiojo tikslumo“ deimantų iki „aukštos{0}}temperatūrinės PCBN baimės“ – itin kietos įrankių medžiagos nuolat peržengia apdorojimo ribas. Nesvarbu, ar tai būtų aviacijos, automobilių gamybos ar elektroninių lustų srityse, jie yra pagrindinės pramonės pažangą skatinančios jėgos. Ateityje, tobulėjant medžiagų mokslui, itin kieti pjovimo įrankiai tikrai atvers daugiau galimybių!

 

Labai kietos medžiagos yra plačiai naudojamos. Mūsų įmonės gaminami deimantiniai įrankiai ir CBN įrankiai yra nedidelė dalis visos itin kietų medžiagų įrankių lauko.