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PCD聚晶金刚石刀具行业基础资料

来源:未知    发布时间:2020-06-03    浏览量:

  

  我国在60 年代就成功的研制出人造金刚石。又在此基础上, 用高温、高压技术在硬质合金基体上烧结一层聚晶金刚石, 两者形成一体的刀坯。这样就将金刚石的高硬度高耐磨性和硬质合金的韧性结合在一起。这种刀片称人造聚晶金刚石复合片,简称为PCD 刀具

  人造聚晶金刚石复合(he)片的性(xing)能与切削特点:

PCD 刀具

  1.硬度(du)为HV7500 ~ 9000,仅次于天(tian)然金刚石(shi),而且它的硬度(du)和耐磨性在各方向一致,不需选向。它的强度(du)由于有韧性较高的硬质合(he)金支撑,其复合(he)抗弯强度(du)σbb可达1500Mpa 。

  2.具有很高的(de)耐(nai)磨性,其(qi)耐(nai)磨性一般为硬质合金的(de)60~ 80 倍。在(zai)切削(xue)硬度(du)较高的(de)(HV>1500)非(fei)金属材料(liao)时,其(qi)刀具耐(nai)用度(du)极高。

  3.具有(you)较低的(de)摩擦(ca)(ca)系数(shu),金刚(gang)石与有(you)色(se)金属的(de)摩擦(ca)(ca)系数(shu)为0.1~ 0.3,而硬质(zhi)合金与有(you)色(se)金属的(de)摩擦(ca)(ca)系数(shu)是0.3~ 0.6,这样用PCD 刀具时,可降低切削力和切削温(wen)度约1/2~ 1/3 。

  4.具有很高(gao)的导热(re)性(xing),金刚石的导热(re)系数(shu)为146W/m.k ,是硬(ying)质(zhi)合金的1.5~ 7 倍,可(ke)以大(da)大(da)的降低切(qie)削区的温度(du),提高(gao)刀具耐(nai)用度(du)。

  5.金(jin)(jin)刚(gang)石的(de)线膨(peng)胀系数(shu)很小(0.9 ~ 1.18 ×10-6mm/mm. ℃ ),约为一般钢(gang)(11 ×10-6mm/mm. ℃ )的(de)1/10。而且由于刀(dao)(dao)刃锋利,已加(jia)工表(biao)面冷硬现象(xiang)小(6 μm左(zuo)(zuo)右),为硬质合金(jin)(jin)刀(dao)(dao)具的(de)1/3 左(zuo)(zuo)右,所以加(jia)工精度好。

  6.由于(yu)聚晶层晶粒直径一般约为2~ 0.5 μm,它的(de)刃口锋(feng)利(li)程度不(bu)如(ru)天然金刚石刀具, 所以加工(gong)精度低于(yu)天然金刚石刀具,只能达到(dao)表面粗糙度Ra0.2~ 0.05 μm.但(dan)它还可以制成(cheng)(cheng)尺寸较大的(de)刀片,用于(yu)成(cheng)(cheng)形加工(gong)。

  PCD 刀具主要用于高效切(qie)削有(you)色金(jin)(jin)属和非金(jin)(jin)属。如(ru)铝和铝合(he)(he)(he)金(jin)(jin)、铜(tong)和铜(tong)合(he)(he)(he)金(jin)(jin)、硬(ying)质合(he)(he)(he)金(jin)(jin)、工程陶(tao)瓷(ci)、石墨(mo)、塑料、橡(xiang)胶、层板、硅(gui)橡(xiang)胶、巴氏合(he)(he)(he)金(jin)(jin)、各种复(fu)合(he)(he)(he)材料、玻璃钢等。特别(bie)在(zai)汽车(che)制造业、航(hang)天、航(hang)空、造船(chuan)、发动机(ji)制造行(xing)业,可得(de)到(dao)广泛的应(ying)用。

  1.在硅(gui)铝合金切削加工(gong)中的应用: 美(mei)、英、德等国, 采(cai)用PCD 刀(dao)具(ju)加工(gong)硅(gui)铝合金(含(han)硅(gui)量9~ 18% )的汽车活塞、传动箱、气缸、船用发动机等零件,切削速(su)度(du)Vc=173 ~ 1098m/min ,其刀(dao)具(ju)寿(shou)命(ming)为硬质(zhi)合金刀(dao)具(ju)寿(shou)命(ming)的50~ 450 倍;是单晶金刚石刀(dao)具(ju)的2~ 5 倍。刀(dao)具(ju)成本为硬质(zhi)合金的1/5 ~1/6。

  2.在(zai)铜合金切削加(jia)工中的(de)应用(yong):用(yong)PCD 刀(dao)(dao)具加(jia)工整流子(zi)、连杆套、泵体(ti)、滑动(dong)轴承和阀体(ti)等零件(jian),切削速度Vc=200 ~ 750m/min ,刀(dao)(dao)具寿命是单晶金刚石刀(dao)(dao)的(de)1.5~ 60 倍,是硬质合金刀(dao)(dao)具的(de)300 倍。可省去大量的(de)磨刀(dao)(dao)和换刀(dao)(dao)时(shi)间。

  3.在(zai)复合(he)材料加工中的应(ying)用(yong): 采用(yong)PCD 刀(dao)具切削(xue)玻璃纤维增强复合(he)材料, 其刀(dao)具耐用(yong)度是硬质(zhi)合(he)金刀(dao)具的1/20 ,并且加工精(jing)度比硬质(zhi)合(he)金高。

  4.在钛合(he)金切削(xue)中的应用:用它切削(xue)钛合(he)金的效果非(fei)常显著,其(qi)刀具耐用度(du)为硬质(zhi)合(he)金刀具的1000 多倍。而且它与钛合(he)金的相(xiang)互(hu)扩散最小。

  5.在(zai)切削硬质合(he)金中的应用:用PCD 刀具采用Vc=28 ~56m/min ,ap=0.5mm , f=0.1 ~ 0.3mm/r车削模具用硬质合(he)金(YG15 、YG20) ,效率比磨削高许多倍。

  6.在(zai)切削(xue)砂(sha)(sha)轮中的应用: 用PCD 刀具(ju)车削(xue)硬度为HV1800 ~ 2450 刚(gang)玉类各种结(jie)合剂的砂(sha)(sha)轮几百个,其刀具(ju)磨(mo)耗(hao)体(ti)积(ji)与(yu)砂(sha)(sha)轮切除体(ti)积(ji)比例为1/1350 万(wan)。较传(chuan)统的刀碗车削(xue)效率高几十(shi)倍,且噪音(yin)没有(you),粉尘也小。

  7.在(zai)砂轮(lun)整(zheng)修(xiu)中(zhong)的(de)应(ying)用:用PCD 刀片制作成如图所示的(de)休整(zheng)工(gong)具,来修(xiu)整(zheng)磨刀机上的(de)砂轮(lun),具有修(xiu)整(zheng)效率高,砂轮(lun)修(xiu)除量小(xiao),被(bei)修(xiu)整(zheng)砂轮(lun)表面跳动小(xiao)而平(ping)整(zheng),受到社(she)会(hui)上的(de)欢迎。

PCD 刀具

  PCD 刀具的性能(neng)特点

  金(jin)(jin)刚石(shi)刀(dao)具(ju)(ju)具(ju)(ju)有(you)硬度高(gao)、抗压(ya)强度高(gao)、导热性及耐(nai)磨性好等特性, 可(ke)在(zai)高(gao)速切削中(zhong)获得很高(gao)的(de)加工精(jing)度和(he)加工效率。金(jin)(jin)刚石(shi)刀(dao)具(ju)(ju)的(de)上述特性是由(you)金(jin)(jin)刚石(shi)晶体(ti)(ti)状态(tai)决定的(de)。在(zai)金(jin)(jin)刚石(shi)晶体(ti)(ti)中(zhong),碳(tan)原子(zi)的(de)四(si)个价电子(zi)按四(si)面体(ti)(ti)结构成(cheng)键,每(mei)个碳(tan)原子(zi)与四(si)个相(xiang)邻原子(zi)形(xing)成(cheng)共价键,进而(er)组成(cheng)金(jin)(jin)刚石(shi)结构, 该结构的(de)结合力和(he)方向性很强, 从而(er)使(shi)金(jin)(jin)刚石(shi)具(ju)(ju)有(you)极高(gao)硬度。由(you)于(yu)(yu)聚晶金(jin)(jin)刚石(shi)( PCD )的(de)结构是取向不(bu)一的(de)细晶粒金(jin)(jin)刚石(shi)烧结体(ti)(ti),虽然加入(ru)了(le)结合剂,其硬度及耐(nai)磨性仍低于(yu)(yu)单(dan)晶金(jin)(jin)刚石(shi)。但(dan)由(you)于(yu)(yu)PCD 烧结体(ti)(ti)表现(xian)为(wei)各向同(tong)性,因此不(bu)易沿单(dan)一解理面裂(lie)开。

  PCD 刀具材料的主要性能指标:PCD 的硬度可达8000HV ,为硬质合金的80 ~120倍;PCD 的导热系数为700W/mK ,为硬质合金的1.5 ~ 9 倍,甚至高于PCBN 和铜,因此PCD 刀具热量传递迅速;PCD 的摩擦系数一般仅为0.1 ~ 0.3(硬质合金的摩擦系数为0.4 ~1),因此PCD 刀具可显著减小切削力;PCD 的热膨胀系数仅为0.9 ×10 -6 ~1.18 ×10-6,仅相当于硬质合金的1/5 ,因此PCD 刀具热变形小,加工精度高;PCD 刀具与有色金属和非金属材料间的亲和力很小,在加工过程中切屑不易粘结在刀尖上形成积屑瘤.

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