تجزیه و تحلیل کامل خواص، ویژگی ها و کاربردهای مواد ابزار برش فوق سخت

تجزیه و تحلیل کامل خواص، ویژگی ها و کاربردهای مواد ابزار برش فوق سخت

در زمینه‌های ساخت دقیق و ماشین‌کاری با سرعت بالا، مواد ابزار فوق‌سخت به دلیل عملکرد عالی خود به "سلاح" ماشین‌کاری دقیق تبدیل شده‌اند. این مقاله با دو ماده متداول فوق سخت - الماس و نیترید بور مکعبی (CBN) شروع می‌شود، که شما را با استحکام هسته سخت «دندان‌های صنعتی» از انواع، ویژگی‌ها و سناریوهای کاربردشان آشنا می‌کند!

Ⅰ. ابزار برش الماس: "سلطان سختی" در طبیعت

الماس ایزومر کربن با ریزسختی 10000HV است که آن را سخت ترین ماده شناخته شده در طبیعت می کند. ابزارهای برش آن به دلیل سختی بالا، مقاومت در برابر سایش بالا، ضریب اصطکاک کم، و رسانایی حرارتی عالی شناخته شده‌اند که آنها را به "سلاح نهایی" برای پردازش فلزات غیرآهنی و مواد غیرفلزی تبدیل می‌کند.

 

1. سه نوع اصلی ابزار برش الماس
(1) ابزار برش الماس طبیعی

• "پادشاه ماشینکاری دقیق" با سابقه صد ساله، با شعاع لبه برش تا 0.002 میکرومتر، می‌تواند به برش بسیار نازک و زبری سطح بسیار پایین دست یابد و آن را به ابزاری غیرقابل جایگزین در زمینه‌هایی مانند هوافضا و اپتیک تبدیل کند.

 

(2) ابزارهای برش PCD (الماس پلی کریستالی).

• پس از پیشرفت فناوری سنتز در دمای بالا و فشار بالا در دهه 1970، تیغه های PCD با هزینه کم و مقاومت در برابر سایش بالا به جریان اصلی صنعت تبدیل شدند. منابع مواد اولیه آن فراوان است و قیمت آن تنها 1/10 تا 1/50 الماس طبیعی است. این به طور گسترده در برش دقیق فلزات غیرآهنی مانند آلومینیوم و مس استفاده می شود.

 

(3) ابزار برش الماس CVD

• این ساختار که توسط رسوب بخار شیمیایی بر روی بسترهای ناهمگن سنتز می شود، با الماس طبیعی سازگار است و مزایای تک کریستال و پلی کریستال را ترکیب می کند. در زمینه هایی مانند پردازش چوب و نیمه هادی ها ظهور کرده است.

 

2. ویژگی های عملکرد: سخت، سریع، پایدار، دقیق
(1) سختی و مقاومت در برابر سایش:

• سختی الماس طبیعی 10-100 برابر آلیاژهای سخت است که به طور قابل توجهی عمر ابزار را بهبود می بخشد.

 

(2) ضریب اصطکاک کم:

• ضریب اصطکاک بسیار کم با فلزات غیرآهنی، نیروی برش کم و حداقل تغییر شکل.

(3) لبه برش فوق العاده تیز:

• شعاع لبه برش الماس طبیعی می تواند به 0.002 متر برسد و از ماشینکاری فوق العاده دقیق پشتیبانی می کند.

(4) هدایت حرارتی بالا:

• حرارت برش به سرعت از بین می رود، دمای ابزار پایین است، ضریب انبساط حرارتی کوچک است و ثبات ابعادی عالی است.

 

3. سناریوهای کاربردی:
(1) برش با دقت بالا:

• مواد مقاوم در برابر سایش مانند آلیاژ آلومینیوم سیلیکون، فایبرگلاس، سرامیک و غیره.

(2) فرآیند پایان:

• صیقل دادن سطح فلزات غیرآهنی.

(3) محدودیت ها:

• پایداری حرارتی ضعیف هنگامی که دمای برش از 700-800 درجه بالاتر می رود، سختی به شدت کاهش می یابد. برای برهمکنش بین اتم های الماس (کربن) و آهن در دمای بالا در فلزات سیاه مناسب نیست، زیرا اتم های کربن به ساختارهای گرافیت تبدیل می شوند و ابزار برش مستعد آسیب است.

 

Ⅱ. نیترید بور مکعبی (CBN): "جنگ دمای بالا" فلزات سیاه

1. دو نوع اصلی ابزار برش نیترید بور مکعبی
(1) تیغه PCBN یکپارچه

کل بدنه از CBN پلی کریستالی زینتر شده است، مناسب برای ماشینکاری با سرعت بالا-با مقادیر برش زیاد، مانند چرخش سخت دنده های خودرو پس از خاموش شدن.

 

(2) تیغه کامپوزیت PCBN
کامپوزیت از لایه PCBN به ضخامت 0.5-1.0 میلی متر بر روی بستر آلیاژی سخت، چقرمگی و مقاومت در برابر سایش را متعادل می کند، که به طور گسترده در ماشینکاری دقیق فولاد یاتاقان و فولاد قالب استفاده می شود.

 

 

2. ویژگی های عملکرد:
(1) سختی بالا و مقاومت در برابر سایش: سختی نزدیک به الماس است، مناسب برای پردازش مواد با سختی بالا (مانند فولاد خاموش).

 

(2) پایداری حرارتی فوق العاده بالا: مقاومت حرارتی به 1400 تا 1500 درجه می رسد که دو برابر الماس است و از برش با سرعت بالا پشتیبانی می کند.

 

(3) بی اثری شیمیایی: بدون واکنش با مواد پایه آهن در دمای 1200-1300 درجه، از سایش شدید جلوگیری می کند.

 

(4) رسانایی حرارتی خوب: رسانایی حرارتی پس از الماس در رتبه دوم قرار دارد و بسیار فراتر از فولاد سرعتی و آلیاژ سخت است.

 

(5) ضریب اصطکاک کم: نیروی برش کم، کیفیت سطح بالا.

 

 

3. سناریوی کاربردی: "دشمن" فولاد خاموش و چدن سخت
(1) پردازش مواد سخت برش:

فولاد خاموش، چدن سخت، آلیاژهای-در دمای بالا، مواد پاشیده شده روی سطح

 

(2) ماشینکاری با دقت بالا:

دقت بالا، با زبری سطح کمتر از Ra0.20m.

 

(3) محدودیت ها:

چقرمگی ضعیف، برای ماشینکاری خشن در سرعت های پایین و بارهای ضربه ای بالا مناسب نیست. برش مواد پلاستیکی مانند آلیاژهای آلومینیوم، آلیاژهای مس و غیره مستعد تجمع براده است.

 

Ⅲ. راهنمای انتخاب ابزارهای برش فوق سخت

1. ابزار برش الماس:

اولویت با ماشینکاری با دقت بالا-فلزات غیرآهنی و غیر فلزات است و کنترل دقیق دمای برش مورد نیاز است.

 

2. ابزارهای برش نیترید بور مکعبی:

متخصص در ماشینکاری با سرعت بالا-فلزات سیاه و مواد سخت، به ویژه مناسب برای فولاد خاموش و چدن.

 

Ⅳ. نتیجه گیری

 

از "دقت نهایی" الماس گرفته تا "بی باک بودن{0}در دمای بالا" PCBN، مواد ابزار فوق سخت دائماً از محدودیت‌های پردازش عبور می‌کنند. چه در زمینه‌های هوافضا، تولید خودرو یا تراشه‌های الکترونیکی، همگی نیروهای اصلی پیشروی پیشرفت صنعتی هستند. در آینده، با پیشرفت علم مواد، ابزارهای برش فوق سخت مطمئناً امکانات بیشتری را باز خواهند کرد!

 

مواد فوق سخت به طور گسترده استفاده می شود. ابزار الماس و ابزار CBN تولید شده توسط شرکت ما بخش کوچکی از کل زمینه ابزار مواد فوق سخت است.