Monikiteiset timantti- ja karbidikomposiittiterät (PCD/CC)
PCD/CC on yleisimmin käytetty timantti metallimatriisikomposiittien työstöön. Se muodostetaan sintraamalla tai puristamalla kerros polykiteistä timantti-PCD-levyä, jonka paksuus on {{0}}.5-1mm sementoidun kovametallisubstraatin pinnalle, jolla on hyvä lujuus ja sitkeys. Tämän komposiittiterän taivutuslujuus on pohjimmiltaan sama kuin sementoidun kovametallin, ja työpinnan kovuus on lähellä kiinteän monikiteisen timantti-PCD:n kovuutta ja hitsattavuus on hyvä, uudelleenhionta on helppoa ja hinta on matala. Tyypillinen monikiteinen timantti-volframikarbidi-insertti on litteä tai levymäinen, ja sitten se leikataan laserilla haluttuun muotoon ja kokoon. PCD/CC on yleensä hitsattu tai konepuristettu, ja niistä valmistetaan erilaisia leikkaustyökaluja, kuten sorvaus, poraus, jyrsintä, lävistys, kalvaaminen, poraus ja sahaus. PCD/CC:n suorituskyky liittyy timanttirakeiden kokoon. De Beers valmistaa PCD-insertejä lajikkeissa 002, 010 ja 025, joiden keskimääräinen raekoko on 2 µm, 10 µm ja 25 µm. Mitä suurempi raekoko, sitä suurempi timanttitilavuuden aggregoituminen, sitä parempi kulutuskestävyys ja pidempi työkalun käyttöikä, mutta terän laatu on hieman huonompi, mikä vaikeuttaa erittäin tarkan työkalun valmistamista. Päinvastoin, hienorakeisten työkalujen leikkuureunan säde on tylsä (yleensä 1-2 PCD-työkaluilla) ja koneistetun pinnan laatu on hyvä. Siksi monikiteisten kiderakeita jalostetaan jatkuvasti, ja hienojakoisia kiteitä on 1 happoa tai jopa alle 0,5 happoa. Tätä varten työkalun käyttöikä ja koneistetun pinnan laatu tulee harkita kattavasti sopivan monikiteisen timantti- ja kovametallikomposiittiterälajin valitsemiseksi.
CVD-timantti
CVD-timantti on puhdasta timanttimateriaalia, jolla on korkea kulutuskestävyys, ilman sideaineita ja joka valmistetaan alhaisessa paineessa (<0.1MPa). CVD diamond comes in two forms: CVD thin film coating (CD) and CVD thick film (TFD).
CD muodostetaan kerrostamalla alle 50 µm (yleensä 10-30 µm) polykiteistä koostuva kerros kalvomaista timanttia sementoidulle kovametallisubstraatille (tunnetaan yleisesti nimellä K-tyypin seos) CVD-prosessilla (kemiallinen höyrypinnoitus) . Käyttö on osoittanut, että CD-timanttipinnoitetut työkalut eivät sovellu metallimatriisikomposiittien työstöön, koska komposiitissa olevat kovat hiukkaset voivat kulua työkalun pinnalla olevan pinnoitteen läpi lyhyessä ajassa.
TFD:ssä kerrostetaan substraattiton timanttipaksu kalvo, jonka paksuus on enintään 3-5 mm, ja leikataan sitten paksu kalvo tietyn muotoisiksi pieniksi paloiksi tarpeiden mukaan ja hitsataan sitten sementoidun kovametallin päälle. komposiittiterä tai työkalu.
TFD:llä on hyvä kokonaisvaltainen suorituskyky, sillä ei ole luonnollisen timantin anisotropian haittaa, koska siinä ei ole metallisidosta, epäpuhtauspitoisuus on alhainen ja puhtaus on lähes 100 prosenttia, joten kovuus ja lämmönjohtavuus ovat korkeammat kuin PCD. , kitkakerroin on pienempi, kemiallinen Vakaus on parempi ja metallimatriisikomposiittien suorituskyky on melko hyvä.
Näytetään työkalun kulumiskäyrät 40 prosentin SiCP A356MMC:lle kahdella timantilla, PCD ja TFD. Kuvan 2 testissä käytetyt leikkausolosuhteet ovat: leikkausnopeus 400 m/min, syöttönopeus 0,05 mm/r, takaisinleikkausmäärä (leikkaussyvyys) 0,5 mm ja leikkausneste. Kuvasta 2 voidaan nähdä, että paksukalvotimantti-TFD on paras 40 prosentin SiCP-metallimatriisikomposiittien käsittelyyn; PCD025 on toinen, ja PCD002:lla on pienin työkalun käyttöikä. Taulukossa 1 on esitetty De Beersin suosittelemat leikkausparametrit metallimatriisikomposiittien työstöön monikiteisillä timanttilaatuisilla SYNDITE 025 -terillä. Tutkimus osoittaa, että leikkausnopeuden kasvaessa ja syöttönopeuden pienentyessä koneistetun pinnan karheuden arvo Ra laskee, kun taas takaisinleikkaustyökalun määrällä ei ole merkittävää vaikutusta Ra:han. Siksi viimeistelyssä leikkausnopeuden tulisi ottaa suurempi arvo taulukosta 1 ja syöttönopeuden tulisi ottaa pienempi arvo.
Metallimatriisikomposiittien työstö timantilla voi olla kuivaleikkausta tai märkäleikkausta. Timantin alhaisen lämpöstabiilisuuden vuoksi se kuitenkin hiiltyy (eli grafitoituu) 700-800 C asteessa, mikä lyhentää työkalun käyttöikää huomattavasti. Jos leikkausnestettä käytetään märkäleikkaukseen, leikkauslämpötilaa voidaan alentaa ja työkalun käyttöikää pidentää. Ennen kuin työkalu leikkaa työkappaleeseen, leikkausnestettä tulee kuitenkin kaataa, kunnes leikkaus on valmis. Leikkuunestettä tulee syöttää jatkuvasti, ei ajoittain, muuten se vaurioittaa tai halkeilee helposti työkalua. Samalla tavalla leikkausprosessin aikana on vältettävä leikkausmäärän pysäyttämistä tai muuttamista mahdollisimman paljon.