Inserti compositi in diamante policristallino e carburo (PCD/CC)
PCD/CC è il diamante più utilizzato per la lavorazione di compositi a matrice metallica. Si forma sinterizzando o pressando uno strato di diamante policristallino PCD con uno spessore di {{0}}.5-1mm sulla superficie di un substrato di carburo cementato con buona resistenza e tenacità. La resistenza alla flessione di questa lama composita è sostanzialmente la stessa di quella del carburo cementato, e la durezza della superficie di lavoro è vicina a quella del diamante policristallino solido PCD, e la saldabilità è buona, la riaffilatura è facile e il costo è Basso. Un tipico inserto in diamante policristallino-carburo di tungsteno è piatto o simile a un foglio e quindi tagliato al laser nella forma e dimensione desiderate dell'inserto. I PCD/CC sono generalmente saldati o fissati a macchina e vengono trasformati in vari utensili da taglio come tornitura, foratura, fresatura, punzonatura, alesatura, alesatura e segatura. Le prestazioni di PCD/CC sono correlate alla dimensione dei grani di diamante. De Beers produce inserti in PCD nelle varietà 002, 010 e 025, con granulometrie medie rispettivamente di 2 µm, 10 µm e 25 µm. Maggiore è la granulometria, maggiore è l'aggregazione del volume del diamante, migliore è la resistenza all'usura e maggiore è la durata dell'utensile, ma la qualità del tagliente è leggermente peggiore, rendendo difficile realizzare uno strumento di alta precisione. Al contrario, gli utensili a grana fine hanno un raggio del tagliente smussato (generalmente 1-2 degli utensili PCD) e la qualità della superficie lavorata è buona. Pertanto, i grani cristallini del policristallino vengono continuamente raffinati e ci sono cristalli fini con 1 acido o anche meno di 0,5 acidi. A tal fine, la durata dell'utensile e la qualità della superficie lavorata devono essere considerate in modo completo per selezionare il grado appropriato di inserti compositi in diamante policristallino e carburo cementato.
Diamante CVD
Il diamante CVD è un materiale diamantato puro con elevata resistenza all'usura, senza leganti, che viene preparato a bassa pressione (<0.1MPa). CVD diamond comes in two forms: CVD thin film coating (CD) and CVD thick film (TFD).
La CD si forma depositando uno strato di diamante simile a una pellicola con uno spessore inferiore a 50 µm (solitamente 10 ~ 30 µm) composto da policristalli su un substrato di carburo cementato (comunemente noto come lega di tipo K) mediante processo CVD (deposizione chimica da vapore) . L'uso ha dimostrato che gli utensili con rivestimento diamantato CD non sono adatti per la lavorazione di compositi a matrice metallica, poiché le particelle dure nel composito possono usurarsi attraverso il rivestimento sulla superficie dell'utensile in breve tempo.
TFD consiste nel depositare un film spesso diamantato senza substrato con uno spessore fino a 3-5 mm, quindi tagliare il film spesso in piccoli pezzi di una certa forma in base alle esigenze, quindi saldarlo sul carburo cementato per formare una lama o uno strumento composito.
TFD ha buone prestazioni complete, non ha lo svantaggio dell'anisotropia del diamante naturale, perché non c'è legame metallico, il contenuto di impurità è basso e la purezza è vicina al 100 percento, quindi la durezza e la conducibilità termica sono superiori a PCD , il fattore di attrito è minore, la stabilità chimica è migliore e le prestazioni dei compositi a matrice metallica sono abbastanza buone.
Sono mostrate le curve di usura dell'utensile per il 40 percento SiCP A356MMC con due diamanti, PCD e TFD. Le condizioni di taglio utilizzate nel test nella Figura 2 sono: velocità di taglio di 400 m/min, velocità di avanzamento di 0,05 mm/giro, quantità di taglio posteriore (profondità di taglio) di 0,5 mm e fluido da taglio. Si può vedere dalla Figura 2 che il TFD diamantato a film spesso è il migliore per la lavorazione di compositi a matrice metallica SiCP al 40%; PCD025 è il secondo e PCD002 ha la vita utensile più bassa. La Tabella 1 mostra i parametri di taglio consigliati da De Beers per la lavorazione di compositi a matrice metallica con inserti SYNDITE 025 di grado diamante policristallino. La ricerca mostra che con l'aumento della velocità di taglio e la diminuzione della velocità di avanzamento, il valore Ra della rugosità della superficie lavorata diminuirà, mentre la quantità di utensile di taglio posteriore non ha alcun effetto significativo su Ra. Pertanto, al termine, la velocità di taglio dovrebbe assumere il valore maggiore nella Tabella 1 e la velocità di avanzamento dovrebbe assumere il valore minore.
La lavorazione di compositi a matrice metallica con diamante può essere taglio a secco o taglio a umido. Tuttavia, a causa della bassa stabilità termica del diamante, sarà carbonizzato (cioè grafitizzato) a 700-800 gradi C, il che ridurrà drasticamente la durata dell'utensile. Se il fluido da taglio viene utilizzato per il taglio a umido, la temperatura di taglio può essere ridotta e la durata dell'utensile può essere aumentata. Tuttavia, prima che l'utensile tagli nel pezzo, il fluido da taglio deve essere versato fino al completamento del taglio. Il fluido da taglio deve essere fornito in modo continuo, non intermittente, altrimenti causerà facilmente danni o scheggiature all'utensile. Allo stesso modo, durante il processo di taglio, è necessario evitare il più possibile di interrompere o modificare la quantità di taglio.