Volledige analyse van eigenschappen, kenmerken en toepassingen van superharde snijgereedschapsmaterialen

Volledige analyse van eigenschappen, kenmerken en toepassingen van superharde snijgereedschapsmaterialen

Op het gebied van precisieproductie en bewerking met hoge-snelheid zijn superharde gereedschapsmaterialen het 'wapen' van precisiebewerking geworden vanwege hun uitstekende prestaties. Dit artikel begint met twee reguliere superharde materialen - diamant en kubisch boornitride (CBN), en neemt je mee door de harde kernsterkte van "industriële tanden" aan de hand van hun typen, eigenschappen en toepassingsscenario's!

Ⅰ. Diamantslijpgereedschappen: de "koning van de hardheid" in de natuur

Diamant is een isomeer van koolstof met een microhardheid van 10.000 HV, waardoor het de hardste stof is die in de natuur bekend is. De snijgereedschappen staan ​​bekend om hun hoge hardheid, hoge slijtvastheid, lage wrijvingscoëfficiënt en uitstekende thermische geleidbaarheid, waardoor ze het 'ultieme wapen' zijn voor het verwerken van non-ferrometalen en non-metalen materialen.

 

1. De drie belangrijkste soorten diamantslijpgereedschappen
(1) Snijgereedschappen voor natuurlijke diamant

• De 'koning op het gebied van precisiebewerking' met een geschiedenis van honderd jaar, met een snijkantradius van maximaal 0,002 μm, kan ultra-dun snijwerk en een extreem lage oppervlakteruwheid bereiken, waardoor het een onvervangbaar gereedschap is in gebieden als de lucht- en ruimtevaart en de optica.

 

(2) PCD-snijgereedschappen (polykristallijne diamant).

• Na de doorbraak van hoge-temperatuur- en hoge-druksynthesetechnologie in de jaren zeventig werden PCD-bladen de mainstream van de industrie, met lage kosten en hoge slijtvastheid. De grondstoffenbronnen zijn overvloedig en de prijs bedraagt ​​slechts 1/10 tot 1/50 van natuurlijke diamant. Het wordt veel gebruikt bij het nauwkeurig snijden van non-ferrometalen zoals aluminium en koper.

 

(3) CVD-diamantsnijgereedschappen

• De structuur, gesynthetiseerd door chemische dampafzetting op heterogene substraten, is consistent met natuurlijk diamant en combineert de voordelen van een enkel kristal en polykristallijn. Het is ontstaan ​​op gebieden als houtverwerking en halfgeleiders.

 

2. Prestatiekenmerken: hard, snel, stabiel, nauwkeurig
(1) Hardheid en slijtvastheid:

• De natuurlijke diamanthardheid is 10-100 maal die van harde legeringen, waardoor de standtijd aanzienlijk wordt verbeterd.

 

(2) Lage wrijvingscoëfficiënt:

• extreem lage wrijvingscoëfficiënt met non-ferrometalen, lage snijkracht en minimale vervorming.

(3) Ultrascherpe snijkant:

• De natuurlijke diamantsnijkantradius kan 0,002 m bereiken, wat ultraprecieze bewerking ondersteunt.

(4) Hoge thermische geleidbaarheid:

• de snijwarmte verdwijnt snel, de gereedschapstemperatuur is laag, de thermische uitzettingscoëfficiënt is klein en de maatvastheid is uitstekend.

 

3. Toepassingsscenario's:
(1) Precisiesnijden met hoge snelheid:

• slijtvaste-materialen zoals silicium-aluminiumlegering, glasvezel, keramiek, enz.

(2) Afwerkingsproces:

• Polijsten van het oppervlak van non-ferrometalen.

(3) Beperkingen:

• Slechte thermische stabiliteit. De hardheid daalt scherp wanneer de snijtemperatuur hoger is dan 700-800 graden. Niet geschikt voor de interactie tussen diamant- (koolstof)- en ijzeratomen bij hoge temperaturen in zwarte metalen, omdat koolstofatomen zullen transformeren in grafietstructuren en het snijgereedschap gevoelig is voor beschadiging.

 

Ⅱ. Kubisch boornitride (CBN): de 'hogetemperatuuroorlog' van zwarte metalen

1. Twee hoofdtypen snijgereedschappen voor kubisch boornitride
(1) Geïntegreerd PCBN-blad

Het hele lichaam is gesinterd uit polykristallijn CBN, geschikt voor bewerking op hoge-snelheid met grote snijhoeveelheden, zoals het hard draaien van tandwielen van auto's na het blussen.

 

(2) PCBN-composietblad
Composiet van 0,5-1,0 mm dikke PCBN-laag op een hard gelegeerd substraat, dat de taaiheid en slijtvastheid in evenwicht houdt, veel gebruikt bij de precisiebewerking van lagerstaal en vormstaal.

 

 

2. Prestatiekenmerken:
(1) Hoge hardheid en slijtvastheid: de hardheid ligt dicht bij diamant, geschikt voor het verwerken van materialen met een hoge hardheid (zoals gehard staal).

 

(2) Ultrahoge thermische stabiliteit: de hittebestendigheid bereikt 1400~1500 graden, wat twee keer zo hoog is als die van diamant en slijpen op hoge-snelheid ondersteunt.

 

(3) Chemische inertie: Geen reactie met materialen op ijzer-basis bij 1200-1300 graden, waardoor ernstige slijtage wordt vermeden.

 

(4) Goede thermische geleidbaarheid: de thermische geleidbaarheid komt op de tweede plaats na diamant en overtreft deze veruit. Snelstaal en harde legering.

 

(5) Lage wrijvingscoëfficiënt: lage snijkracht, hoge oppervlaktekwaliteit.

 

 

3. Toepassingsscenario: De "vijand" van geblust staal en hard gietijzer
(1) Verwerking van moeilijk te snijden materialen:

gehard staal, hard gietijzer, hoge-temperatuurlegeringen, oppervlaktegespoten materialen

 

(2) Bewerking met hoge precisie:

Hoge precisie, met een oppervlakteruwheid zo laag als Ra0,20m.

 

(3) Beperkingen:

Slechte taaiheid, niet geschikt voor voorbewerking bij lage snelheden en hoge stootbelastingen. Bij het snijden van kunststofmaterialen zoals aluminiumlegeringen, koperlegeringen enz. kan zich spanen ophopen.

 

Ⅲ. Selectiegids voor Superhard snijgereedschappen

1. Diamant snijgereedschappen:

Er wordt prioriteit gegeven aan hoge-precieze bewerking van non-ferrometalen en niet-metalen, en strikte controle van de snijtemperatuur is vereist.

 

2. Kubieke boornitride snijgereedschappen:

gespecialiseerd in hoge-bewerking van zwarte metalen en harde materialen, vooral geschikt voor gehard staal en gietijzer.

 

Ⅳ. Conclusie

 

Van de 'ultieme precisie' van diamant tot de 'onbevreesdheid bij hoge- temperaturen' van PCBN: superharde gereedschapsmaterialen overschrijden voortdurend de verwerkingslimieten. Of het nu gaat om de lucht- en ruimtevaart, de automobielindustrie of elektronische chips: het zijn allemaal kernkrachten die de industriële vooruitgang aanjagen. In de toekomst, met de vooruitgang van de materiaalwetenschap, zullen superharde snijgereedschappen zeker meer mogelijkheden ontsluiten!

 

Superharde materialen worden veel gebruikt. De diamantgereedschappen en CBN-gereedschappen die door ons bedrijf worden geproduceerd, vormen een klein deel van het hele veld van superharde materiaalgereedschappen.