Vật liệu dụng cụ siêu cứng là vật liệu siêu cứng có thể được sử dụng làm dụng cụ cắt. Hiện nay, có thể chia thành hai loại: vật liệu dụng cụ cắt kim cương và vật liệu dụng cụ cắt boron nitride khối. Có năm loại vật liệu mới chính đã được ứng dụng hoặc đang được thử nghiệm.
(1) Kim cương đơn tinh thể lớn tự nhiên và nhân tạo tổng hợp
(2) Lưỡi dao kim cương tổng hợp (PCD) và lưỡi dao kim cương tổng hợp (PDC)
(3) Kim cương CVD
(4) Amoniac bo lập phương đa tinh thể; (PCBN)
(5) Lớp phủ amoniac boron khối CVD
1, kim cương đơn tinh thể lớn tự nhiên và tổng hợp
Kim cương tự nhiên là cấu trúc tinh thể đồng nhất, không có ranh giới hạt bên trong, do đó, về mặt lý thuyết, lưỡi dao có thể đạt đến độ nhẵn và sắc bén ở cấp độ nguyên tử, với khả năng cắt mạnh mẽ, độ chính xác cao và lực cắt nhỏ. Độ cứng, khả năng chống mài mòn, chống ăn mòn và độ ổn định hóa học của kim cương tự nhiên đảm bảo tuổi thọ lâu dài của dao, có thể đảm bảo thời gian cắt thông thường dài và giảm tác động của mài mòn dao đến độ chính xác của các chi tiết được gia công. Độ dẫn nhiệt cao của nó có thể làm giảm nhiệt độ cắt và biến dạng nhiệt của các chi tiết. Các đặc tính tinh xảo của kim cương đơn tinh thể lớn tự nhiên có thể đáp ứng hầu hết các yêu cầu về độ chính xác và cắt siêu chính xác của vật liệu dụng cụ. Mặc dù giá thành đắt đỏ, nhưng nó vẫn được công nhận là vật liệu dụng cụ chính xác và siêu chính xác lý tưởng, có thể được sử dụng rộng rãi trong gia công lò phản ứng hạt nhân và các công nghệ cao khác trong lĩnh vực gương, tên lửa và rocket, đế ổ cứng máy tính, gia công siêu chính xác súng điện tử gia tốc, và các bộ phận đồng hồ truyền thống, đồ trang sức, bút, gia công chính xác trang trí kim loại đóng gói, v.v. Ngoài ra, nó cũng có thể được sử dụng để sản xuất nhãn khoa, dao mổ não, lưỡi dao sinh học siêu mỏng và các dụng cụ y tế khác. Sự phát triển của công nghệ nhiệt độ cao và áp suất cao hiện nay cho phép chế tạo kim cương đơn tinh thể lớn với kích thước nhất định. Ưu điểm của vật liệu dụng cụ kim cương này là kích thước, hình dạng và hiệu suất đồng đều tốt, điều mà các sản phẩm kim cương tự nhiên không đạt được. Do nguồn cung kim cương tự nhiên kích thước lớn khan hiếm, giá thành đắt đỏ, vật liệu dụng cụ kim cương đơn tinh thể hạt lớn tổng hợp trong quá trình gia công cắt gọt siêu chính xác để thay thế kim cương đơn tinh thể lớn tự nhiên, ứng dụng của nó sẽ được phát triển nhanh chóng.
2. So với kim cương đơn tinh thể lớn (PCD) và lưỡi dao composite kim cương đa tinh thể (PDC), lưỡi dao composite kim cương đa tinh thể (PCD) và lưỡi dao composite kim cương đa tinh thể (PDC) có những ưu điểm sau: (1) sắp xếp hạt không theo trật tự, đẳng hướng, không có bề mặt phân cắt. Do đó, độ bền bề mặt và độ cứng của nó không giống như kim cương đơn tinh thể lớn.
Và khả năng chống mài mòn rất khác nhau, và do có bề mặt phân tách nên giòn.
(2) Độ bền cao, đặc biệt là vật liệu dụng cụ PDC do được hỗ trợ bởi ma trận carbide và có khả năng chịu va đập cao, va đập chỉ tạo ra các hạt nhỏ bị vỡ, không bị vỡ lớn như kim cương đơn tinh thể, do đó dụng cụ PCD hoặc PDC không chỉ có thể được sử dụng cho gia công cắt gọt chính xác và gia công bán chính xác thông thường mà còn có thể được sử dụng cho gia công thô và gia công gián đoạn với số lượng lớn (như phay, v.v.), giúp mở rộng đáng kể phạm vi sử dụng của vật liệu dụng cụ kim cương.
(3) Phôi dụng cụ PDC lớn có thể được chuẩn bị để đáp ứng nhu cầu của các dụng cụ gia công lớn như dao phay.
(4) Có thể tạo ra các hình dạng cụ thể để đáp ứng nhu cầu gia công khác nhau. Nhờ sự cải tiến của phôi dao PDC và công nghệ gia công như tia lửa điện, công nghệ cắt laser, phôi dao hình tam giác, xương cá, hình chữ A và các hình dạng đặc biệt khác có thể được gia công và tạo hình. Để đáp ứng nhu cầu của các dụng cụ cắt đặc biệt, phôi dao PDC cũng có thể được thiết kế thành phôi dao PDC dạng cuộn, dạng kẹp và dạng cuộn.
(5) Hiệu suất của sản phẩm có thể được thiết kế hoặc dự đoán, và sản phẩm được cung cấp các đặc tính cần thiết để thích ứng với mục đích sử dụng cụ thể. Ví dụ, lựa chọn vật liệu dụng cụ PDC hạt mịn có thể cải thiện chất lượng cạnh của dụng cụ; vật liệu dụng cụ PDC hạt thô có thể cải thiện độ bền của dụng cụ.
Tóm lại, với sự phát triển của vật liệu dụng cụ PCD và PDC, ứng dụng của dụng cụ PCD và PDC đã được mở rộng nhanh chóng sang nhiều ngành sản xuất.
Ngành công nghiệp được sử dụng rộng rãi trong kim loại màu (nhôm, hợp kim nhôm, đồng, hợp kim đồng, hợp kim magie, hợp kim kẽm, v.v.), cacbua, gốm sứ, vật liệu phi kim loại (nhựa, cao su cứng, thanh cacbon, gỗ, sản phẩm xi măng, v.v.), vật liệu composite (như nhựa gia cường sợi CFRP, composite ma trận kim loại MMCs, đặc biệt là trong ngành công nghiệp ô tô và chế biến gỗ, đã trở thành một loại cacbua truyền thống thay thế hiệu suất cao.
Thời gian đăng: 27-03-2025
