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行业动态

      随着技术的进步,目前已能制作大颗粒人造单晶粒金刚石,可用于制作单晶金刚石刀具。

  高速钢、硬质合金和陶瓷等刀具材料的主要硬质成分是碳化物、氮化物以及氧化物。这些化合物的硬度*高达HV3000,但是加上制作刀具材料时的粘结剂后,其总体硬度在HV2000以下。对于现代某些硬质材料的加工,上述刀具材料的硬度已不敷使用。于是超硬刀具材料的研制与应用有了较大发展。超硬材料的化学成分以及形成硬度的规律与其他刀具材料不同,立方氮化硼是非金属硼化物,而金刚石由碳元素转化而成,它们的硬度都大大高于其他物质。本文以人造金刚石为重点,研究其加工有色金属的切削性能。

  金刚石分为天然金刚石和人造金刚石。在几千年前,人类就已经发现和使用天然金刚石,而人造金刚石的制造和应用则仅经历了半个世纪的时间。人造金刚石又可根据制造方法的不同分为热压金刚石与气相沉积金刚石等。

  人造金刚石的研究始于1940年,*早的制造方法是在高温高压条件下转化形成的,称之为热压法。

  所用设备是六面顶或二面顶液压机;原料是石墨片,与触媒剂Ni-Mn片叠置于腔体中,在高温高压下,石墨片转化为金刚石单晶体。这种方法制成的金刚石单晶体很细小,可制成单晶粉。

  金刚石单晶粉可用于制作磨具和聚晶金刚石(PCD)及其复合片,用PCD及其复合片可制作刀具以及其他工具。制作金刚石膜,其中“热丝CVD法”*为常用。其所用原料是乙醇、氢气和甲烷。热丝用Ta丝或W丝,加热到20002500谌人亢突寮涫┘拥缪形成等离子体,使氢分子与含碳气体分子离解,形成原子态氢和碳氢基团,该基团在原子氢的作用下,在适当温度的基体表面经历吸附、去氢等化学过程,形成金刚石碳结构膜。

  控制CVD中的各项工艺参数,能有效地控制镀膜生长的速率和成膜质量,制成厚膜或薄膜金刚石。厚膜金刚石可用来制作切削加工用刀具和其他工具,如地质钻机上用的探钻。

  1PCD金刚石刀具加工铝硅合金铝硅合金是工业上用于制造汽车活塞的主要材料,因此在汽车行业有着广泛的应用。但铝硅合金中的硬质点使其难以用硬质合金类刀具加工,PCD金刚石刀具是目前已被证明用于加工该材料的理想刀具,我们用国产PCD刀具与国外生产的PCD刀具进行切削对比试验,简介如下。

  对比试验用的铝硅合金经固溶热处理且进行时效处理,硬度约为HBS100.其主要成分为:w(Si)=11%13%,w(Gu)本文选取的国产PCD刀具为冶金部超硬材料研究所研制,国外PCD为韩国的产品。采用的加工参数如下:切削深度aP几何参数均为:前角K=,后角。=8°,主偏角=80°,刃倾角人=4°,刀尖圆弧半径re=lmm.车削加工试验用的机床为德制VDF车床。获得的PCD刀具磨损试验曲线如所示。虽然铝硅合金的硬度不是很高,但在切削过程中常伴随较严重的磨粒磨损,但用PCD刀具加工,刀具后刀面的磨损很慢,使用寿命以h计。被加工工件的加工表面质量很好,国产PCD刀2种刀具加工有色金属的表面粗糙度试验曲线具加工工件表面的粗糙度凡=.从可见,2种PCD车刀的切削性能在250min内相差不大,证明国产PCD刀具已经能很好地满足了加工汽车活塞材料的要求。

  2.2CVD厚膜金刚石加工锆铜的磨损试验bookmark2车刀(7.=15.,/Ct=90,re=0.3mm)。车削加工试验用的机床为德制VDF车床。对比切削试验获得的磨损试验曲线2CVD厚膜金刚石刀具加工有色金属bookmark3 CVD厚膜金刚石(TFD)作为人造金刚石的一种,*初在电子工业中用于加工有色金属。本文以无氧铜、锆铜、镍铜和工业纯钛为被加工材料,将TFD刀具(北京天地公司产品)与硬质合金H19(相当于M10)刀具进行比较切削试验,得出2种刀具加工有色金属的表面粗糙度数据,将TFD刀具与硬质合金H19刀具进行加工锆铜的切削磨损对比试验,得出2种刀具的耐磨损数据。

  2.1切削有色金属的表面粗糙度对比试验bookmark4如所示。锆铜是一种比较难以切削加工的材料,但从可见,TFD加工锆铜的效果很好,远优于硬质合金H19.于启勋。现代工具材料系列讲座(九):超硬刀具材料一金刚石与立方氮化硼。机械工程师,2001(9):6063.庞思勤,于启勋。Ti(C,N)基硬质合金刀具切削性能的研究北京理工大学学报,1995(2):168-173.方啸虎。超硬材料科学与技术。北京:中,建材工业出版林景。超硬材料刀具切削性能实验研究:。北京:北京理工大学,2002.刘向东。金刚石涂层刀具切削性能及机理研究:北京:北京理工大学,1998.责任编辑周守清

来源:中国刀具网

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