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金剛石刀具材料應具備基本性能

金剛石刀具材料應具備基本性能

  

  刀具材料的選擇對刀具壽命、加工效率、加工質量和加工成本等的影響很大。刀具切削時要承受高壓、高溫、摩擦、沖擊和振動等作用。因此,刀具材料應具備如下一些基本性能:


  (1) 硬度和耐磨性。刀具材料的硬度必須高于工件材料的硬度,一般要求在60HRC以上。刀具材料的硬度越高,耐磨性就越好。


  (2) 強度和韌性。刀具材料應具備較高的強度和韌性,以便承受切削力、沖擊和振動,防止刀具脆性斷裂和崩刃。

  

  (3) 耐熱性。刀具材料的耐熱性要好,能承受高的切削溫度,具備良好的抗氧化能力。


  (4) 工藝性能和經濟性。刀具材料應具備好的鍛造性能、熱處理性能、焊接性能;磨削加工性能等,而且要追求高的性能價格比。


  二、刀具材料的種類、性能、特點、應用


  1.金剛石刀具材料金剛石是碳的同素異構體,它是自然界已經發現的最硬的一種材料。


  金剛石刀具具有高硬度、高耐磨性和高導熱性能,在有色金屬和非金屬材料加工中得到廣泛的應用。尤其在鋁和硅鋁合金高速切削加工中,金剛石刀具是難以替代的主要切削刀具品種。可實現高效率、高穩定性、長壽命加工的金剛石刀具是現代數控加工中不可缺少的重要工具。


  ⑴ 金剛石刀具的種類


  ① 天然金剛石刀具:天然金剛石作為切削刀具已有上百年的歷史了,天然單晶金剛石刀具經過精細研磨,刃口能磨得極其鋒利,刃口半徑可達0.002μm,能實現超薄切削,可以加工出極高的工件精度和極低的表面粗糙度,是公認的、理想的和不能代替的超精密加工刀具。


  ② PCD金剛石刀具:天然金剛石價格昂貴,金剛石廣泛應用于切削加工的還是聚晶金剛石(PCD),自20世紀70年代初,采用高溫高壓合成技術制備的聚晶金剛石(Polycrystauine diamond,簡稱PCD刀片研制成功以后,在很多場合下天然金剛石刀具已經被人造聚晶金剛石所代替。


  PCD原料來源豐富,其價格只有天然金剛石的幾十分之一至十幾分之一。PCD刀具無法磨出極其鋒利的刃口,加工的工件表面質量也不如天然金剛石,現在工業中還不能方便地制造帶有斷屑槽的PCD刀片。因此,PCD只能用于有色金屬和非金屬的精切,很難達到超精密鏡面切削。


  ③ CVD金剛石刀具:自從20世紀70年代末至80年代初,CVD金剛石技術在日本出現。CVD金剛石是指用化學氣相沉積法(CVD)在異質基體(如硬質合金、陶瓷等)上合成金剛石膜,CVD金剛石具有與天然金剛石完全相同的結構和特性。CVD金剛石的性能與天然金剛石相比十分接近,兼有天然單晶金剛石和聚晶金剛石(PCD)的優點,在一定程度上又克服了它們的不足。


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