Insertos compuestos de carburo y diamante policristalino (PCD/CC)
PCD/CC es el diamante más utilizado para mecanizar compuestos de matriz metálica. Se forma sinterizando o prensando una capa de PCD de diamante policristalino con un espesor de {{0}}.5-1mm sobre la superficie de un sustrato de carburo cementado con buena resistencia y tenacidad. La resistencia a la flexión de esta cuchilla compuesta es básicamente la misma que la del carburo cementado, y la dureza de la superficie de trabajo es cercana a la del PCD de diamante policristalino sólido, y la soldabilidad es buena, el rectificado es fácil y el costo es bajo. Un inserto de carburo de tungsteno de diamante policristalino típico es plano o en forma de lámina, y luego se corta con láser a la forma y el tamaño deseados del inserto. Los PCD/CC generalmente se sueldan o sujetan a máquina, y se convierten en varias herramientas de corte, como torneado, taladrado, fresado, punzonado, escariado, taladrado y aserrado. El rendimiento de PCD/CC está relacionado con el tamaño de los granos de diamante. De Beers produce insertos de PCD en las variedades 002, 010 y 025, con tamaños de grano promedio de 2 µm, 10 µm y 25 µm, respectivamente. Cuanto mayor sea el tamaño del grano, mayor será la agregación del volumen del diamante, mejor será la resistencia al desgaste y mayor será la vida útil de la herramienta, pero la calidad del filo es ligeramente peor, lo que dificulta la fabricación de una herramienta de alta precisión. Por el contrario, las herramientas de grano fino tienen un radio de filo romo (generalmente 1-2 de las herramientas PCD), y la calidad de la superficie mecanizada es buena. Por lo tanto, los granos de cristal policristalino se refinan continuamente y hay cristales finos con 1 ácido o incluso menos de 0,5 de ácido. Con este fin, la vida útil de la herramienta y la calidad de la superficie mecanizada deben considerarse exhaustivamente para seleccionar el grado apropiado de plaquitas compuestas de diamante policristalino y carburo cementado.
diamante CVD
El diamante CVD es un material de diamante puro con alta resistencia al desgaste, sin aglutinantes, que se prepara a baja presión (<0.1MPa). CVD diamond comes in two forms: CVD thin film coating (CD) and CVD thick film (TFD).
El CD se forma depositando una capa de diamante similar a una película con un espesor de menos de 50 µm (generalmente 10 ~ 30 µm) compuesto de policristales sobre un sustrato de carburo cementado (comúnmente conocido como aleación tipo K) por proceso CVD (deposición química de vapor) . El uso ha demostrado que las herramientas recubiertas de diamante CD no son adecuadas para mecanizar compuestos de matriz metálica, porque las partículas duras del compuesto pueden desgastar el revestimiento de la superficie de la herramienta en poco tiempo.
TFD consiste en depositar una película gruesa de diamante sin sustrato con un espesor de hasta 3-5mm, y luego cortar la película gruesa en pequeños pedazos de cierta forma según las necesidades, y luego soldarlo en el carburo cementado para formar una cuchilla o herramienta compuesta.
TFD tiene un buen rendimiento integral, no tiene la desventaja de la anisotropía del diamante natural, porque no hay unión metálica, el contenido de impurezas es bajo y la pureza es cercana al 100 por ciento, por lo que la dureza y la conductividad térmica son más altas que las del PCD. , el factor de fricción es menor, la estabilidad química es mejor y el rendimiento de los compuestos de matriz metálica es bastante bueno.
Se muestran las curvas de desgaste de herramientas para 40 por ciento SiCP A356MMC con dos diamantes, PCD y TFD. Las condiciones de corte utilizadas en la prueba de la Figura 2 son: velocidad de corte de 400 m/min, velocidad de avance de 0,05 mm/r, cantidad de corte posterior (profundidad de corte) de 0,5 mm y fluido de corte. En la Figura 2 se puede ver que el TFD de diamante de película gruesa es el mejor para procesar compuestos de matriz metálica con un 40 % de SiCP; PCD025 es el segundo y PCD002 tiene la vida útil más baja. La Tabla 1 muestra los parámetros de corte recomendados por De Beers para mecanizar compuestos de matriz metálica con insertos SYNDITE 025 de grado de diamante policristalino. La investigación muestra que con el aumento de la velocidad de corte y la disminución de la velocidad de avance, el valor Ra de la rugosidad de la superficie mecanizada disminuirá, mientras que la cantidad de herramienta de corte posterior no tiene un efecto significativo en Ra. Por lo tanto, al terminar, la velocidad de corte debe tomar el valor mayor en la Tabla 1 y la velocidad de avance debe tomar el valor menor.
El mecanizado de composites de matriz metálica con diamante puede ser corte en seco o corte en húmedo. Sin embargo, debido a la baja estabilidad térmica del diamante, se carbonizará (es decir, se grafitará) a 700-800 grados C, lo que reducirá drásticamente la vida útil de la herramienta. Si el fluido de corte se utiliza para corte húmedo, la temperatura de corte puede reducirse y la vida útil de la herramienta puede aumentar. Sin embargo, antes de que la herramienta corte la pieza de trabajo, se debe verter el fluido de corte hasta que se complete el corte. El fluido de corte debe suministrarse de forma continua, no intermitente, de lo contrario, la herramienta se dañará o astillará fácilmente. De la misma manera, durante el proceso de corte, es necesario evitar en lo posible parar o cambiar la cantidad de corte.