I materiali superduri per utensili si riferiscono al materiale superduro che può essere utilizzato come utensile da taglio. Attualmente, possono essere suddivisi in due categorie: materiali per utensili da taglio al diamante e materiali per utensili da taglio al nitruro di boro cubico. Esistono cinque principali varietà di nuovi materiali che sono stati applicati o sono in fase di sperimentazione.
(1) Diamante monocristallino sintetico naturale e artificiale di grandi dimensioni
(2) Lama composita in polidiamante (PCD) e polidiamante (PDC)
(3) Diamante CVD
(4) Ammoniaca di boro cubico policristallino; (PCBN)
(5) Rivestimento CVD di boro cubico e ammoniaca
1, diamante monocristallino di grandi dimensioni, naturale e sintetico
Il diamante naturale presenta una struttura cristallina uniforme senza confini interni dei grani, che consente al tagliente dell'utensile di raggiungere teoricamente la levigatezza atomica e l'affilatura, con un'elevata capacità di taglio, elevata precisione e una ridotta forza di taglio. La durezza, la resistenza all'usura, la resistenza alla corrosione e la stabilità chimica del diamante naturale garantiscono una lunga durata dell'utensile, un taglio regolare e prolungato e riducono l'impatto dell'usura dell'utensile sulla precisione dei pezzi lavorati; l'elevata conduttività termica può ridurre la temperatura di taglio e la deformazione termica dei pezzi. Le caratteristiche fini del diamante monocristallino naturale di grandi dimensioni soddisfano la maggior parte dei requisiti di precisione e ultra-precisione per i materiali degli utensili. Sebbene il suo prezzo sia elevato, è ancora riconosciuto come il materiale ideale per utensili di precisione e ultra-precisione, e può essere ampiamente utilizzato nella lavorazione di reattori nucleari e altre tecnologie avanzate nel campo degli specchi, dei missili e dei razzi, dei substrati dei dischi rigidi dei computer, della lavorazione di super-precisione dei cannoni elettronici degli acceleratori e dei tradizionali componenti per orologi, gioielli, penne, lavorazione di precisione per decorazioni metalliche di imballaggi, ecc. Inoltre, può essere utilizzato anche per la produzione di strumenti oftalmici, bisturi per neurochirurgia, lame biologiche ultrasottili e altri strumenti medici. L'attuale sviluppo della tecnologia ad alta temperatura e alta pressione consente di preparare un diamante monocristallino di grandi dimensioni con una certa dimensione. Il vantaggio di questo materiale diamantato per utensili è la sua buona dimensione, forma e prestazioni di uniformità, che non si ottengono con i prodotti diamantati naturali. A causa della scarsità di diamanti naturali di grandi dimensioni e del prezzo elevato, il materiale diamantato monocristallino sintetico per utensili a particelle grandi per lavorazioni di taglio ultra-precise come sostituto del diamante monocristallino naturale di grandi dimensioni, la sua applicazione si svilupperà rapidamente.
2. Il diamante policristallino (PCD) e la lama composita di diamante policristallino (PDC), rispetto al diamante monocristallino di grandi dimensioni, presentano i seguenti vantaggi come materiali per utensili: (1) disposizione disordinata dei grani, isotropia, assenza di superficie di clivaggio. Pertanto, a differenza del diamante monocristallino di grandi dimensioni, presenta diverse caratteristiche di resistenza superficiale e durezza.
La resistenza all'usura è molto diversa, a causa della presenza della superficie di clivaggio ed è fragile.
(2) ha un'elevata resistenza, in particolare il materiale dell'utensile PDC grazie al supporto della matrice in carburo e ha un'elevata resistenza agli urti, l'impatto produrrà solo piccoli grani rotti, non come il grande collasso del diamante monocristallino, quindi gli utensili PCD o PDC non solo possono essere utilizzati per il taglio di precisione e la normale lavorazione di precisione. Ma possono anche essere utilizzati per una grande quantità di lavorazioni di sgrossatura e lavorazioni intermittenti (come fresatura, ecc.), il che amplia notevolmente la gamma di utilizzo dei materiali per utensili diamantati.
(3) È possibile preparare grandi pezzi grezzi per utensili PDC per soddisfare le esigenze di grandi utensili di lavorazione come le frese.
(4) È possibile realizzare forme specifiche per soddisfare le esigenze di diverse lavorazioni. Grazie al miglioramento delle billette per utensili PDC e delle tecnologie di lavorazione, come la scintilla elettrica, la tecnologia di taglio laser, la forma triangolare, a spina di pesce, a timpano e altre forme speciali, è possibile lavorare e formare billette per lame. Per soddisfare le esigenze di utensili da taglio speciali, è possibile progettare billette per utensili PDC avvolte, a sandwich e a rotolo.
(5) Le prestazioni del prodotto possono essere progettate o previste, e al prodotto vengono fornite le caratteristiche necessarie per adattarsi al suo utilizzo specifico. Ad esempio, la scelta di un materiale per utensili PDC a grana fine può migliorare la qualità del tagliente dell'utensile; un materiale per utensili PDC a grana grossa può migliorarne la durata.
In conclusione, con lo sviluppo dei materiali per utensili PCD e PDC, l'applicazione degli utensili PCD e PDC è stata rapidamente estesa a molti settori manifatturieri.
L'industria è ampiamente utilizzata nei metalli non ferrosi (alluminio, lega di alluminio, rame, lega di rame, lega di magnesio, lega di zinco, ecc.), carburo, ceramica, materiali non metallici (plastica, gomma dura, barre di carbonio, legno, prodotti in cemento, ecc.), materiali compositi (come la plastica rinforzata con fibre CFRP, compositi a matrice metallica MMC). La lavorazione del taglio, in particolare nell'industria automobilistica e della lavorazione del legno, è diventata un'alternativa ad alte prestazioni al carburo tradizionale.
Data di pubblicazione: 27-03-2025
