Вставки з полікристалічного алмазу та карбіду (PCD/CC)
PCD/CC є найбільш широко використовуваним алмазом для обробки металевих матричних композитів. Він утворюється шляхом спікання або пресування шару полікристалічного алмазу PCD товщиною {{0}}.5-1 мм на поверхні підкладки з цементованого карбіду з хорошою міцністю та в’язкістю. Міцність на вигин цього композитного леза в основному така ж, як у цементованого карбіду, а твердість робочої поверхні близька до міцності полікристалічного алмазу PCD, зварюваність хороша, повторне шліфування просте, а вартість становить низький. Типова вставка з полікристалічного алмазу та карбіду вольфраму має плоску або листову форму, а потім вирізається лазером до потрібної форми та розміру вставки. PCD/CC зазвичай зварюють або затискають машиною, і виготовляють різні ріжучі інструменти, такі як токарні, свердлильні, фрезерні, пробивальні, розширювальні, розточувальні та пиляльні. Продуктивність PCD/CC залежить від розміру алмазних зерен. De Beers виробляє вставки PCD у варіантах 002, 010 і 025 із середнім розміром зерна 2 мкм, 10 мкм і 25 мкм відповідно. Чим більший розмір зерна, тим вище агрегація об’єму алмазу, тим краща зносостійкість і тим довший термін служби інструменту, але якість ріжучої кромки трохи гірша, що ускладнює виготовлення високоточного інструменту. Навпаки, дрібнозернисті інструменти мають затуплений радіус ріжучої кромки (зазвичай 1-2 інструментів PCD), а якість обробленої поверхні є хорошою. Тому кристалічні зерна полікристалів безперервно очищаються, і є дрібні кристали з 1 кислотою або навіть менше 0,5 кислоти. З цією метою термін служби інструменту та якість обробленої поверхні повинні бути комплексно розглянуті для вибору відповідного класу полікристалічних алмазів і композитних вставок з цементованого карбіду.
CVD діамант
CVD алмаз - це чистий алмазний матеріал з високою зносостійкістю, без сполучних речовин, який готується при низькому тиску (<0.1MPa). CVD diamond comes in two forms: CVD thin film coating (CD) and CVD thick film (TFD).
CD утворюється шляхом осадження шару плівкоподібного алмазу товщиною менше 50 мкм (зазвичай 10~30 мкм), що складається з полікристалів, на підкладці з цементованого карбіду (широко відомому як сплав K-типу) за допомогою процесу CVD (хімічне осадження з парової фази). . Використання показало, що інструменти з алмазним покриттям CD не підходять для обробки композитів з металевою матрицею, оскільки тверді частинки в композиті можуть за короткий час стиратися через покриття на поверхні інструменту.
TFD полягає у нанесенні товстої алмазної плівки без підкладки товщиною до 3-5 мм, а потім розрізання товстої плівки на невеликі шматочки певної форми відповідно до потреб, а потім зварювання на цементованому карбіді для формування композитне лезо або інструмент.
TFD має хороші комплексні характеристики, він не має недоліку анізотропії природного алмазу, оскільки немає металевого зв'язку, вміст домішок низький, а чистота близька до 100 відсотків, тому твердість і теплопровідність вищі, ніж PCD , коефіцієнт тертя менший, хімічна Стабільність краща, а продуктивність композитів з металевою матрицею досить хороша.
Показано криві зносу інструменту для 40 відсотків SiCP A356MMC з двома алмазами, PCD і TFD. Умови різання, використані в тесті на малюнку 2, такі: швидкість різання 400 м/хв, швидкість подачі 0,05 мм/об, величина зворотного різу (глибина різання) 0,5 мм і рідина для різання. На малюнку 2 видно, що товстоплівковий алмазний TFD є найкращим для обробки 40-відсоткових композитів з металевою матрицею SiCP; PCD025 є другим, а PCD002 має найнижчу стійкість інструменту. У таблиці 1 наведені параметри різання, рекомендовані компанією De Beers для обробки металевих матричних композитів із полікристалічними алмазними вставками SYNDITE 025. Дослідження показують, що зі збільшенням швидкості різання та зменшенням подачі значення Ra шорсткості обробленої поверхні буде зменшуватися, тоді як кількість зворотного різального інструменту не має істотного впливу на Ra. Тому при чистовій обробці швидкість різання повинна приймати більше значення в таблиці 1, а швидкість подачі – менше.
Механічна обробка металевих матричних композитів з алмазом може бути сухим або мокрим різанням. Однак через низьку термостабільність алмазу він карбонізується (тобто графітується) при 700-800 градусах C, що різко зменшить термін служби інструменту. Якщо ріжуча рідина використовується для мокрого різання, температуру різання можна знизити, а термін служби інструменту збільшити. Однак перед тим, як інструмент вріжеться в заготовку, слід залити ріжучу рідину до завершення різання. Ріжучу рідину слід подавати безперервно, а не з перервами, інакше вона може легко пошкодити інструмент або сколити його. Таким же чином під час процесу різання необхідно якомога більше уникати зупинки або зміни кількості різання.