Il materiale superduro per utensili si riferisce al materiale superduro che può essere utilizzato come utensile da taglio. Attualmente, può essere suddiviso 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 in polidiamante (PCD) e lama composita in 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 e l'affilatura atomica, 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 riduce 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 per cannoni elettronici acceleratori e nella lavorazione di precisione di componenti di orologi tradizionali, gioielli, penne, decorazioni metalliche per 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 ottenere un diamante monocristallino di grandi dimensioni. Il vantaggio di questo materiale diamantato per utensili risiede nelle sue buone dimensioni, nella sua forma e nelle sue prestazioni di uniformità, non ottenibili con i prodotti in diamante naturale. A causa della scarsità di diamanti naturali di grandi dimensioni e del loro prezzo elevato, il materiale sintetico per utensili in diamante monocristallino a particelle di grandi dimensioni, impiegato nella lavorazione di taglio ad altissima precisione come sostituto del diamante monocristallino naturale di grandi dimensioni, 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: (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 di una superficie di scissione ed è fragile.
(2) ha un'elevata resistenza, in particolare il materiale per utensili in PCD (policarbonato di tungsteno) grazie al supporto della matrice in carburo e un'elevata resistenza agli urti. L'impatto produrrà solo piccole rotture di grani, a differenza del diamante monocristallino che subisce grandi collassi. Pertanto, gli utensili in 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 vasta gamma di lavorazioni di sgrossatura e lavorazioni intermittenti (come la fresatura, ecc.), ampliando 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 lavorazione e la formatura di billette per lame di forma triangolare, a spina di pesce, a timpano e altre forme speciali, è possibile realizzare billette per utensili PDC di forma speciale. 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 processi di produzione.
Nell'industria è ampiamente utilizzato 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 marzo 2025
