Pakakas PCD didamel tina ujung péso inten polikristalin sareng matriks karbida anu disintering dina suhu sareng tekanan anu luhur. Éta henteu ngan ukur tiasa ngamangpaatkeun kaunggulan karasa anu luhur, konduktivitas termal anu luhur, koefisien gesekan anu handap, koefisien ékspansi termal anu handap, afinitas anu alit sareng logam sareng non-logam, modulus élastis anu luhur, henteu aya permukaan anu beulah, isotropik, tapi ogé merhatikeun kakuatan anu luhur tina paduan keras.
Stabilitas termal, kateguhan dampak, sareng résistansi kana gesekan mangrupikeun indikator kinerja utama PCD. Kusabab biasana dianggo dina lingkungan suhu luhur sareng setrés anu luhur, stabilitas termal mangrupikeun hal anu paling penting. Panilitian nunjukkeun yén stabilitas termal PCD gaduh dampak anu ageung kana résistansi gesekan sareng kateguhan dampakna. Data nunjukkeun yén nalika suhu langkung luhur tibatan 750℃, résistansi gesekan sareng kateguhan dampak PCD umumna turun 5% -10%.
Kaayaan kristal PCD nangtukeun sipat-sipatna. Dina mikrostruktur, atom karbon ngabentuk beungkeut kovalén jeung opat atom nu padeukeut, meunangkeun struktur tétrahédral, tuluy ngabentuk kristal atom, nu mibanda orientasi jeung gaya pangiket nu kuat, sarta karasa nu luhur. Indéks kinerja utama PCD nyaéta kieu: ① karasa bisa ngahontal 8000 HV, 8-12 kali karbida; ② konduktivitas termal nyaéta 700W/mK, 1,5-9 kali, malah leuwih luhur ti PCBN jeung tambaga; ③ koéfisién gesekan umumna ngan 0,1-0,3, leuwih leutik ti 0,4-1 karbida, nu sacara signifikan ngurangan gaya motong; ④ koéfisién ékspansi termal ngan 0,9x10-6-1,18x10-6,1/5 karbida, nu bisa ngurangan deformasi termal jeung ningkatkeun akurasi pamrosésan; ⑤ jeung bahan non-logam kurang afinitas pikeun ngabentuk nodul.
Nitrida boron kubik mibanda résistansi oksidasi anu kuat sareng tiasa ngolah bahan anu ngandung beusi, tapi karasana langkung handap tibatan inten kristal tunggal, kecepatan pamrosésanana laun sareng efisiensina rendah. Inten kristal tunggal mibanda karasana anu luhur, tapi kateguhanana henteu cekap. Anisotropi ngagampangkeun disosiasi sapanjang permukaan (111) dina dampak gaya éksternal, sareng efisiensi pamrosésanana terbatas. PCD nyaéta polimér anu disintésis ku partikel inten ukuran mikron ku cara-cara anu tangtu. Sifat kacau tina akumulasi partikel anu teu teratur nyababkeun sipat isotropik makroskopisna, sareng teu aya permukaan arah sareng belahan dina kakuatan tarik. Dibandingkeun sareng inten kristal tunggal, wates butir PCD sacara efektif ngirangan anisotropi sareng ngaoptimalkeun sipat mékanis.
1. Prinsip desain pakakas motong PCD
(1) Pilihan ukuran partikel PCD anu wajar
Sacara téoritis, PCD kedah nyobian pikeun ngasah sisikian, sareng distribusi aditif antara produk kedah seragam sabisa-bisa pikeun ngungkulan anisotropi. Pilihan ukuran partikel PCD ogé aya hubunganana sareng kaayaan pamrosésan. Sacara umum, PCD kalayan kakuatan anu luhur, kateguhan anu saé, résistansi dampak anu saé sareng sisikian anu saé tiasa dianggo pikeun finishing atanapi super finishing, sareng PCD sisikian kasar tiasa dianggo pikeun pamrosésan kasar umum. Ukuran partikel PCD tiasa mangaruhan kinerja aus alat sacara signifikan. Literatur anu relevan nunjukkeun yén nalika sisikian bahan baku ageung, résistansi aus laun-laun ningkat kalayan panurunan ukuran sisikian, tapi nalika ukuran sisikian alit pisan, aturan ieu henteu tiasa diterapkeun.
Ékspérimén nu patali milih opat bubuk inten kalayan ukuran partikel rata-rata 10um, 5um, 2um sareng 1um, sareng disimpulkeun yén: ① Kalayan turunna ukuran partikel bahan baku, Co nyebar langkung rata; kalayan turunna ②, résistansi maké sareng résistansi panas PCD laun-laun turun.
(2) Pilihan anu wajar pikeun bentuk sungut bilah sareng ketebalan bilah
Wangun sungut bilah utamana ngawengku opat struktur: sisi tibalik, bunderan tumpul, sisi tibalik bunderan tumpul komposit sareng sudut seukeut. Struktur sudut seukeut ngajantenkeun sisi seukeut, kecepatan motongna gancang, tiasa ngirangan gaya motong sareng burr sacara signifikan, ningkatkeun kualitas permukaan produk, langkung cocog pikeun paduan aluminium silikon rendah sareng finishing logam non-ferrous anu karasa rendah, seragam. Struktur buleud tumpul tiasa ngapasivasi sungut bilah, ngabentuk Sudut R, sacara efektif nyegah bilah pegat, cocog pikeun ngolah paduan aluminium silikon sedeng / luhur. Dina sababaraha kasus khusus, sapertos jerona motong déét sareng asupan péso alit, struktur buleud tumpul langkung dipikaresep. Struktur sisi tibalik tiasa ningkatkeun sisi sareng juru, ngastabilkeun bilah, tapi dina waktos anu sami bakal ningkatkeun tekanan sareng résistansi motong, langkung cocog pikeun motong beban beurat paduan aluminium silikon tinggi.
Pikeun ngagampangkeun EDM, biasana pilih lapisan lambaran PDC ipis (0.3-1.0mm), ditambah lapisan karbida, ketebalan total alat sakitar 28mm. Lapisan karbida teu kedah kandel teuing pikeun nyingkahan stratifikasi anu disababkeun ku bédana tegangan antara permukaan beungkeutan.
2, prosés manufaktur alat PCD
Prosés manufaktur pakakas PCD sacara langsung nangtukeun kinerja motong sareng umur jasa pakakas, anu mangrupikeun konci pikeun aplikasi sareng pamekaranana. Prosés manufaktur pakakas PCD dipidangkeun dina Gambar 5.
(1) Pembuatan tablet komposit PCD (PDC)
① Prosés manufaktur PDC
PDC umumna diwangun ku bubuk inten alami atanapi sintétis sareng agén pangiket dina suhu anu luhur (1000-2000 ℃) sareng tekanan anu luhur (5-10 atm). Agén pangiket ngabentuk sasak pangiket kalayan TiC, Sic, Fe, Co, Ni, jsb. salaku komponén utama, sareng kristal inten dipasang dina rorongkong sasak pangiket dina bentuk beungkeut kovalén. PDC umumna didamel kana cakram kalayan diaméter sareng ketebalan anu tetep, sareng digiling sareng dipoles sareng perlakuan fisik sareng kimia anu saluyu. Intina, bentuk PDC anu idéal kedah nahan ciri fisik anu saé tina inten kristal tunggal sabisa-bisa, ku kituna, aditif dina awak sintering kedah sakedik-sakedikna, dina waktos anu sami, kombinasi beungkeut partikel DD sabisa-bisa.
② Klasifikasi sareng pilihan pangiket
Bahan pangiket mangrupikeun faktor anu paling penting anu mangaruhan stabilitas termal alat PCD, anu sacara langsung mangaruhan karasa, résistansi maké, sareng stabilitas termal. Métode pangiket PCD anu umum nyaéta: beusi, kobalt, nikel, sareng logam transisi sanésna. Bubuk campuran Co sareng W dianggo salaku agén pangiket, sareng kinerja komprehensif PCD sintering pangsaéna nalika tekanan sintésis 5,5 GPa, suhu sintering 1450 ℃ sareng insulasi salami 4 menit. SiC, TiC, WC, TiB2, sareng bahan keramik sanésna. SiC Stabilitas termal SiC langkung saé tibatan Co, tapi karasa sareng kateguhan retakan relatif rendah. Pangurangan ukuran bahan baku anu pas tiasa ningkatkeun karasa sareng kateguhan PCD. Henteu aya perekat, kalayan grafit atanapi sumber karbon sanés dina suhu ultra-luhur sareng tekanan tinggi dibeuleum kana inten polimér nanoskala (NPD). Nganggo grafit salaku prékursor pikeun nyiapkeun NPD mangrupikeun kaayaan anu paling nungtut, tapi NPD sintétis ngagaduhan karasa pangluhurna sareng sipat mékanis anu pangsaéna.
Pilihan sareng kontrol ③ butir
Bubuk inten bahan baku mangrupikeun faktor konci anu mangaruhan kinerja PCD. Ngalakukeun pra-perlakuan bubuk mikro inten, nambihan sajumlah alit zat anu ngahalangan kamekaran partikel inten anu teu normal sareng pilihan aditif sintering anu wajar tiasa ngahalangan kamekaran partikel inten anu teu normal.
NPD murni anu luhur kalayan struktur anu seragam tiasa sacara efektif ngaleungitkeun anisotropi sareng ningkatkeun sipat mékanisna. Bubuk prékursor nanografit anu disiapkeun ku metode grinding bal énergi tinggi dianggo pikeun ngatur eusi oksigén dina suhu luhur pra-sintering, ngarobih grafit janten inten dina 18 GPa sareng 2100-2300 ℃, ngahasilkeun NPD lamella sareng granular, sareng karasana ningkat kalayan turunna ketebalan lamella.
④ Perawatan kimiawi telat
Dina suhu anu sami (200 °℃) sareng waktos anu sami (20 jam), pangaruh panyabutan kobalt asam Lewis-FeCl3 sacara signifikan langkung saé tibatan cai, sareng babandingan optimal HCl nyaéta 10-15g / 100ml. Stabilitas termal PCD ningkat nalika jerona panyabutan kobalt ningkat. Pikeun PCD pertumbuhan kasar, perlakuan asam kuat tiasa miceun Co sacara lengkep, tapi gaduh pangaruh anu ageung kana kinerja polimér; nambihan TiC sareng WC pikeun ngarobih struktur polikristal sintétis sareng ngagabungkeun sareng perlakuan asam kuat pikeun ningkatkeun stabilitas PCD. Ayeuna, prosés persiapan bahan PCD ningkat, kateguhan produk saé, anisotropi parantos ningkat pisan, parantos ngawujudkeun produksi komérsial, industri anu aya hubunganana berkembang gancang.
(2) Ngolah bilah PCD
① prosés motong
PCD mibanda karasana anu luhur, résistansi kana gesekan anu saé sareng prosés motong anu sesah.
② prosedur pangelasan
PDC sareng awak péso ku cara ngajepit, ngabeungkeut, sareng matri. Matri nyaéta ku cara mencét PDC dina matriks karbida, kalebet matri vakum, las difusi vakum, matri pemanasan induksi frékuénsi luhur, las laser, jsb. Matri pemanasan induksi frékuénsi luhur gaduh biaya anu murah sareng pengembalian anu luhur, sareng parantos seueur dianggo. Kualitas las aya hubunganana sareng fluks, paduan las, sareng suhu las. Suhu las (umumna langkung handap tibatan 700 °℃) gaduh dampak anu paling ageung, suhu anu luhur teuing, gampang nyababkeun grafitisasi PCD, atanapi bahkan "over-burning", anu langsung mangaruhan pangaruh las, sareng suhu anu handap teuing bakal nyababkeun kakuatan las anu teu cekap. Suhu las tiasa dikontrol ku waktos insulasi sareng jerona beureumna PCD.
③ prosés ngagiling bilah
Prosés ngagiling alat PCD mangrupikeun konci pikeun prosés manufaktur. Sacara umum, nilai puncak bilah sareng bilahna aya dina 5um, sareng radius busur aya dina 4um; permukaan motong hareup sareng tukang mastikeun hasil permukaan anu tangtu, sareng bahkan ngirangan permukaan motong hareup Ra janten 0,01 μm pikeun minuhan sarat eunteung, ngajantenkeun serpihan ngalir sapanjang permukaan péso hareup sareng nyegah péso nempel.
Prosés ngagiling bilah ngawengku ngagiling bilah mékanis roda giling inten, ngagiling bilah percikan listrik (EDG), ngagiling bilah finishing éléktrolitik online roda giling abrasif super teuas pengikat logam (ELID), sareng mesin giling bilah komposit. Di antarana, giling bilah mékanis roda giling inten mangrupikeun anu paling asak sareng paling seueur dianggo.
Ékspérimén nu patali: ① roda gerinda partikel kasar bakal nyababkeun runtuhna bilah anu parah, sareng ukuran partikel roda gerinda nurun, sareng kualitas bilah janten langkung saé; ukuran partikel ② roda gerinda raket patalina sareng kualitas bilah alat PCD partikel lemes atanapi partikel ultra lemes, tapi gaduh pangaruh anu terbatas kana alat PCD partikel kasar.
Panalungtikan anu aya patalina di jero sareng di luar negeri utamina museur kana mékanisme sareng prosés ngagiling bilah. Dina mékanisme ngagiling bilah, panyabutan termokimia sareng panyabutan mékanis mangrupikeun anu dominan, sareng panyabutan rapuh sareng panyabutan kacapean relatif alit. Nalika ngagiling, numutkeun kakuatan sareng résistansi panas tina roda panggiling inten agén pangiket anu béda, ningkatkeun kecepatan sareng frékuénsi ayunan roda panggiling sabisa-bisa, nyingkahan panyabutan rapuh sareng kacapean, ningkatkeun proporsi panyabutan termokimia, sareng ngirangan karasana permukaan. Karasana permukaan tina panggiling garing rendah, tapi gampang kusabab suhu pamrosésan anu luhur, permukaan alat anu kaduruk,
Prosés ngagiling bilah kedah merhatoskeun: ① milih parameter prosés ngagiling bilah anu wajar, tiasa ngajantenkeun kualitas sungut ujung langkung saé, permukaan bilah payun sareng tukang langkung saé. Nanging, perhatoskeun ogé gaya ngagiling anu luhur, karugian anu ageung, efisiensi ngagiling anu handap, biaya anu luhur; ② milih kualitas roda ngagiling anu wajar, kalebet jinis pangiket, ukuran partikel, konsentrasi, pangiket, sareng dressing roda ngagiling, kalayan kaayaan ngagiling bilah garing sareng baseuh anu wajar, tiasa ngaoptimalkeun juru payun sareng tukang alat, nilai pasivasi ujung pisau sareng parameter sanésna, bari ningkatkeun kualitas permukaan alat.
Roda gerinda inten pangiket anu béda-béda gaduh ciri anu béda-béda, mékanisme sareng pangaruh gerinda anu béda-béda. Roda keusik inten pangiket résin lemes, Partikel gerinda gampang murag sateuacan waktuna, Henteu tahan panas, Beungeutna gampang cacad ku panas, Beungeut gerinda bilah rawan tanda maké, Kasarna ageung; Roda gerinda inten pangiket logam dijaga seukeut ku cara ngagiling, Mampu ngabentuk permukaan anu saé, Kasar permukaan gerinda bilah anu handap, Efisiensi anu langkung luhur, Nanging, kamampuan ngagiling partikel gerinda ngajantenkeun ngasah diri goréng, Sareng ujung motong gampang ninggalkeun celah dampak, Nyababkeun karusakan marginal anu serius; Roda gerinda inten pangiket keramik gaduh kakuatan sedeng, Kinerja éksitasi diri anu saé, Pori-pori internal anu langkung seueur, Favfor miceun lebu sareng disipasi panas, Tiasa adaptasi kana rupa-rupa cairan pendingin, Suhu gerinda anu handap, Roda gerinda kirang maké, Nahan bentuk anu saé, Akurasi efisiensi pangluhurna, Nanging, awak gerinda inten sareng pangiket nyababkeun kabentukna liang dina permukaan alat. Dianggo numutkeun bahan pamrosésan, efisiensi gerinda anu komprehensif, daya tahan abrasif sareng kualitas permukaan benda kerja.
Panalungtikan ngeunaan efisiensi panggilingan utamina museur kana ningkatkeun produktivitas sareng ngontrol biaya. Sacara umum, laju panggilingan Q (panyabutan PCD per unit waktos) sareng rasio maké G (rasio panyabutan PCD kana leungitna roda panggilingan) dianggo salaku kriteria évaluasi.
Sarjana Jerman KENTER ngagiling alat PCD kalayan tekanan konstan, uji coba: ① ningkatkeun kecepatan roda giling, ukuran partikel PDC sareng konsentrasi cairan pendingin, laju giling sareng rasio aus dikirangan; ② ningkatkeun ukuran partikel giling, ningkatkeun tekanan konstan, ningkatkeun konsentrasi inten dina roda giling, laju giling sareng rasio aus ningkat; ③ jinis pangiket béda, laju giling sareng rasio aus béda. KENTER Prosés giling bilah alat PCD dikaji sacara sistematis, tapi pangaruh prosés giling bilah henteu dianalisis sacara sistematis.
3. Pamakéan sareng kagagalan alat motong PCD
(1) Pilihan parameter motong alat
Salila période awal pakakas PCD, sungut sisi seukeut laun-laun ngaliwat, sareng kualitas permukaan mesin janten langkung saé. Pasivasi tiasa sacara efektif miceun celah mikro sareng gerinda alit anu disababkeun ku panggilingan bilah, ningkatkeun kualitas permukaan ujung motong, sareng dina waktos anu sami, ngabentuk radius sisi bunderan pikeun meres sareng ngalereskeun permukaan anu diprosés, sahingga ningkatkeun kualitas permukaan benda kerja.
Pakakas PCD panggilingan permukaan logam campuran aluminium, kecepatan motong umumna 4000m/mnt, pangolahan liang umumna 800m/mnt, pangolahan logam non-ferrous plastik elastis tinggi kedah nyandak kecepatan puteran anu langkung luhur (300-1000m/mnt). Volume asupan umumna disarankeun antara 0,08-0,15mm/r. Volume asupan anu ageung teuing, gaya motong anu ningkat, daérah géométri sésa permukaan benda kerja ningkat; volume asupan anu alit teuing, panas motong anu ningkat, sareng keausan anu ningkat. Jero motong ningkat, gaya motong ningkat, panas motong ningkat, umur nurun, jero motong anu kaleuleuwihi tiasa gampang nyababkeun bilah runtuh; jero motong anu alit bakal nyababkeun mesin janten keras, keausan sareng bahkan bilah runtuh.
(2) Bentuk maké
Benda kerja anu diolah ku pakakas, kusabab gesekan, suhu anu luhur sareng alesan sanésna, karusakan teu tiasa dihindari. Karusakan pakakas inten diwangun ku tilu tahapan: fase karusakan gancang awal (ogé katelah fase transisi), fase karusakan anu stabil kalayan laju karusakan anu konstan, sareng fase karusakan gancang salajengna. Fase karusakan gancang nunjukkeun yén pakakas henteu tiasa dianggo sareng peryogi digiling deui. Bentuk karusakan pakakas motong kalebet karusakan perekat (karusakan las tiis), karusakan difusi, karusakan abrasif, karusakan oksidasi, jsb.
Béda sareng alat tradisional, bentuk aus alat PCD nyaéta aus perekat, aus difusi sareng karusakan lapisan polikristalin. Di antarana, karusakan lapisan polikristal mangrupikeun alesan utama, anu diwujudkeun salaku runtuhna bilah anu halus anu disababkeun ku dampak éksternal atanapi leungitna perekat dina PDC, ngabentuk celah, anu kagolong kana karusakan fisik mékanis, anu tiasa nyababkeun turunna presisi pamrosésan sareng potongan benda kerja. Ukuran partikel PCD, bentuk bilah, sudut bilah, bahan benda kerja sareng parameter pamrosésan bakal mangaruhan kakuatan bilah bilah sareng gaya motong, teras nyababkeun karusakan lapisan polikristal. Dina prakték rékayasa, ukuran partikel bahan baku anu pas, parameter alat sareng parameter pamrosésan kedah dipilih numutkeun kaayaan pamrosésan.
4. Tren kamekaran pakakas motong PCD
Ayeuna, rupa-rupa aplikasi pakakas PCD parantos dimekarkeun tina puteran tradisional dugi ka pangeboran, panggilingan, motong kecepatan tinggi, sareng parantos seueur dianggo di jero sareng di luar negeri. Kamekaran kendaraan listrik anu gancang henteu ngan ukur mawa dampak kana industri otomotif tradisional, tapi ogé mawa tantangan anu teu acan pernah aya sateuacanna kana industri pakakas, anu ngadesek industri pakakas pikeun ngagancangkeun optimasi sareng inovasi.
Aplikasi pakakas motong PCD anu lega parantos ngajantenkeun panalungtikan sareng pamekaran pakakas motong langkung jero sareng langkung maju. Kalayan panalungtikan anu langkung jero, spésifikasi PDC beuki leutik, optimasi kualitas panyampurnaan butir, keseragaman kinerja, laju ngagiling sareng rasio aus beuki luhur, sareng diversifikasi bentuk sareng struktur. Arah panalungtikan pakakas PCD kalebet: ① nalungtik sareng ngembangkeun lapisan PCD ipis; ② nalungtik sareng ngembangkeun bahan pakakas PCD énggal; ③ panalungtikan pikeun ngelas pakakas PCD anu langkung saé sareng ngirangan biaya salajengna; ④ panalungtikan ningkatkeun prosés ngagiling bilah pakakas PCD pikeun ningkatkeun efisiensi; ⑤ panalungtikan ngaoptimalkeun parameter pakakas PCD sareng nganggo pakakas numutkeun kaayaan lokal; ⑥ panalungtikan sacara rasional milih parameter motong numutkeun bahan anu diolah.
ringkesan ringkes
(1) Kinerja motong alat PCD, ngimbangan kakurangan seueur alat karbida; dina waktos anu sami, hargana jauh langkung handap tibatan alat inten kristal tunggal, dina motong modéren, mangrupikeun alat anu ngajangjikeun;
(2) Numutkeun jinis sareng kinerja bahan anu diolah, pilihan ukuran partikel sareng parameter alat PCD anu wajar, anu mangrupikeun premis manufaktur sareng panggunaan alat,
(3) Bahan PCD mibanda karasana anu luhur, anu mangrupikeun bahan anu idéal pikeun motong péso, tapi ogé nyababkeun kasusah dina manufaktur alat motong. Nalika manufaktur, kedah mertimbangkeun sacara komprehensif kasusah prosés sareng kabutuhan pamrosésan, supados ngahontal kinerja biaya anu pangsaéna;
(4) Bahan pamrosésan PCD di county péso, urang kedah milih parameter motong sacara wajar, dumasar kana minuhan kinerja produk, sajauh mungkin pikeun manjangkeun umur jasa alat pikeun ngahontal kasaimbangan umur alat, efisiensi produksi sareng kualitas produk;
(5) Panalungtikan sareng ngembangkeun bahan alat PCD énggal pikeun ngungkulan kakurangan anu aya dina éta
Artikel ieu dicandak tina "jaringan bahan super teuas"
Waktos posting: 25-Mar-2025
