首页 >> 农机配件

金刚石刀具的制造方法剪板机

剪板机    
2022年07月28日

金刚石刀具的制造方法

金刚石刀具的制造方法 2011: 随着汽车、航空和航天技术的飞速发展,对材料性能及加工技术的要求日益提高。新型材料如碳纤维增强塑料、颗粒增强金属基复合材料(PRMMC)及陶瓷材料得到广泛应用。这些材料具有强度高、耐磨性好、热膨胀系数小等特性,这决定了对它们进行机加工时刀具的寿命非常短。开发新型耐磨且稳定的超硬切削刀具是许多高校、科研院所和企业研究的课题。金刚石集力学、光学、热学、声学、光学等众多优异性能于一身,具有极高的硬度,摩擦系数小,导热性高,热膨胀系数和化学惰性低,是制造刀具的理想材料。本文对近年来金刚石刀具制造方法的发展作一概述。1.金刚石刀具的应用范围(1)难加工有色金属材料的加工加工铜、锌、铝等有色金属及其合金时,材料易粘附刀具,加工困难。利用金刚石摩擦系数低、与有色金属亲和力小的特点,金刚石刀具可有效防止金属与刀具发生粘结。此外,由于金刚石弹性模量大,切削时刃部变形小,对所切削的有色金属挤压变形小,可使切削过程在小变形下完成,从而可以提高加工表面质量。(2)难加工非金属材料的加工加工含有大量高硬度质点的难加工非金属材料,如玻璃纤维增强塑料、填硅材料、硬质碳纤维/环氧树脂复合材料时,材料的硬质点使刀具磨损严重,用硬质合金刀具难以加工,而金刚石刀具硬度高、耐磨性好,因此加工效率高。(3)超精密加工随着现代集成技术的问世,机加工向高精度方向发展,对刀具性能提出了相当高的要求。由于金刚石摩擦系数小、热膨胀系数低、导热率高,能切下极薄的切屑,切屑容易流出,与其它物质的亲和力小,不易产生积屑瘤,发热量小,导热率高,可以避免热量对刀刃和工件的影响,因此刀刃不易钝化,切削变形小,可以获得较高质量的表面。2.金刚石刀具的制造方法目前金刚石的主要加工方法有以下四种:薄膜涂层刀具、厚膜金刚石焊接刀具、金刚石烧结体刀具和单晶金刚石刀具。2.1 薄膜涂层刀具薄膜涂层刀具是在刚性及高温特性好的集体材料上通过化学气相沉积法(CVD)沉积金刚石薄膜制成的刀具。由于Si3N4系陶瓷、WC-Co系硬质合金以及金属W的热膨胀系与金刚石接近,制膜时产生的热应力小,因此可作为刀体的基体材料。WC-Co系硬质合金中,粘结相Co的存在易使金刚石薄膜与基体之间形成石墨而降低附着强度,在沉积前需进行预处理以消除Co的影响(一般通过酸腐蚀去Co)。化学气相沉积法是采用一定的方法把含有C源的气体激活,在极低的气体压强下,使碳原子在一定区域沉积下来,碳原子在凝聚、沉积过程中形成金刚石相。目前用于沉积金刚石的CVD法主要包括:微波、热灯丝、直流电弧喷射法等。金刚石薄膜的优点是可应用于各种几何形状复杂的刀具,如带有切屑的刀片、端铣刀、铰刀及钻头;可以用来切削许多非金属材料,切削时切削力小、变形小、工作平稳、磨损慢、工件不易变形,适用于工件材质好、公差小的精加工。主要缺点是金刚石薄膜与基体的粘接力较差,金刚石薄膜刀具不具有重磨性。2.2 金刚石厚膜焊接刀具金刚石厚膜焊接刀具的制作过程一般包括:大面积的金刚石膜的制备;将金刚石膜切成刀具需要的形状尺寸;金刚石厚膜与刀具基体材料的焊接;金刚石厚膜刀具切削刃的研磨与抛光。(1)金刚石厚膜的制备与切割常用的制备金刚石厚膜的工艺方法是直流等离子体射流CVD法。将金刚石沉积到WC-Co合金(表面进行镜面加工)上,在基体的冷却过程中,金刚石膜自动脱落。此方法沉积速度快(最高可达930μm/h),晶格之间结合比较紧密,但是生长表面比较粗糙。金刚石膜硬度高、耐磨、不导电决定了它的切割方法是激光切割(切割可在空气、氧气和氩气的环境中进行)。采用激光切割不仅能将金刚石厚膜切割成所需要的形状和尺寸,还可以切出刀具的后角,具有切缝窄、高效等优点。(1)金刚石厚膜刀具的焊接金刚石与一般的金属及其合金之间具有很高的界面能,致使金刚石不能被一般的低熔点合金所浸润,可焊性极差。目前主要通过在铜银合金焊料中添加强碳化物形成元素或通过对金刚石表面进行金属化处理来提高金刚石与金属之间的可焊性。①活性钎料法焊料一般用含Ti的铜银合金,不加助熔剂在惰性气体或真空中焊接。常用的钎料成分Ag=68.8wt%,Cu=26.7wt%,Ti=4.5wt%,常用的制备方法是电弧熔炼法和粉末冶金法。Ti作为活性元素在焊接过程中与C反映生成TiC,可提高金刚石与焊料的润湿性和粘结强度。加热温度一般为850℃,保温10分钟,缓冷以减小内应力。②表面金属化后焊接金刚石表面的金属化是通过表面处理技术在金刚石表面镀覆金属,使其表面具有金属或类金属的性能。一般是在金刚石的表面镀Ti,Ti与C反应生成TiC,TiC与Ag-Cu合金钎料有较好的润湿性和结合强度。目前常用的镀钛方法有:真空物理气相沉积(PVD,主要包括真空蒸发镀、真空溅射镀、真空离子镀等),化学气相镀和粉末覆盖烧结。PVD法单次镀覆量低,镀覆过程中金刚石的温度低于500℃,镀层与金刚石之间是物理附着、无化学冶金。CVD法Ti与金刚石发生化学反应形成强力冶金结合,反应温度高,损害金刚石。(2)厚膜金刚石刀具的刃磨金刚石厚膜刀具的加工方法有:机械磨削,热金属盘研磨,离子束、激光束和等离子体刻蚀等。2.3 金刚石烧结体刀具将金刚石厚膜用滚压研磨破坏的方法加工成平均粒度为32~37μm的金刚石晶粒或直接利用高温高压法制得金刚石晶粒,把晶粒粉末堆放到WC-16wt%Co合金上,然后用Ta箔将其隔离,在5.5GPa、1500℃条件下烧结60分钟,制成金刚石烧结体,用此烧结体制成的车刀具有很高的耐磨性。2.4 单晶金刚石刀具单晶金刚石刀具通常是将金刚石单晶固定在小刀头上,小刀头用螺钉或压板固定在车刀刀杆上。金刚石在小刀头上的固定方法主要有:机械加固法(将金刚石底面和加压面磨平,用压板加压固定在小刀头上);粉末冶金法(将金刚石放在合金粉末中,经加压在真空中烧结,使金刚石固定在小刀头上);粘结和钎焊法(使用无机粘结剂或其它粘结剂固定金刚石)。由于金刚石与基体的热膨胀系数相差悬殊,金刚石易松动,脱落。3.结语目前在金刚石的产业化中还存在一些关键问题函待解决,如高速大面积的金刚石厚膜沉积工艺、控制金刚石膜的晶界密度和缺陷密度、金刚石膜的低温生长,金刚石薄膜与基体结合力弱等。金刚石刀具优异的性能和广泛的发展前途吸引国内外无数的专家进行研究,有些已经取得了突破性进展,相信不久的将来金刚石刀具将广泛应用到现代加工中。(end)

手机扭转试验机

驱动桥桥壳总成制动疲劳试验机

单臂式拉力试验机

螺栓楔负载拉力试验机

批头扭力夹具三角卡盘

相关阅读
最火28日武汉市场硬线价格行情瓷砖切割机光模块辽源数控机床油处理机Rra

28日武汉市场硬线价格行情您当前位置:首页 价格行情28日武汉市场硬线价格...

2024-03-22
最火广西德保生态铝工业的新星正冉冉升起端子护套减震脚轮屏蔽泵位置开关组合冷库Rra

广西德保:生态铝工业的新星正冉冉升起【铝道】丰富的铝矿资源是广西德保...

2024-03-22
最火北京方大天云受邀参加2016年度水土保持瓷砖切割机光模块辽源数控机床油处理机Rra

北京方大天云受邀参加2灯塔016年度水土保持监测设备研讨会您当前位置:首...

2024-03-22
最火6月6日唐山钢厂钢坯最新价格行情调度机冀州喷涂系统弯管机锥形托辊Rra

6月6日唐山钢厂钢坯仪表机床最新价格行情您当前位置:首页 价格行情6月6日...

2024-03-22
最火浅析为何阿里大师要涉足艺术涂料领域磁力泵光收发器林州数控弯管机油过滤器Rra

浅析:为何阿里大师要涉足艺术涂料领域您当前位置:首页 企业浅析:为何...

2024-03-22
最火中国铝加工业面临全面整合蚌埠非接触式卡金属五金切碎机仙桃Rra

中国铝加工百花齐放的时期业面临全面整合铝挤压业:产能过于分散中国铝挤...

2024-03-22
友情链接