金剛石刀具的制造方法
目前金剛石的主要加工方法有以下四種:薄膜涂層刀具、厚膜金剛石焊接刀具、金剛石燒結體刀具和單晶金剛石刀具。
2.1 薄膜涂層刀具
薄膜涂層刀具是在剛性及高溫特性好的集體材料上通過化學氣相沉積法cvd沉積金剛石薄膜制成的刀具。
由于si3n4系陶瓷、wc-co系硬質合金以及金屬w的熱膨脹系與金剛石接近,制膜時產生的熱應力小,因此可作為刀體的基體材料。wc-co系硬質合金中,粘結相co的存在易使金剛石薄膜與基體之間形成石墨而降低附著強度,在沉積前需進行預處理以消除co的影響一般通過酸腐蝕去co。
化學氣相沉積法是采用一定的方法把含有c源的氣體,在極低的氣體壓強下,使碳原子在一定區域沉積下來,碳原子在凝聚、沉積過程中形成金剛石相。目前用于沉積金剛石的cvd法主要包括:微波、熱燈絲、直流電弧噴射法等。
金剛石薄膜的優點是可應用于各種幾何形狀復雜的刀具,如帶有切屑的刀片、端銑刀、鉸刀及鉆頭;可以用來切削許多非金屬材料,切削時切削力小、變形小、工作平穩、磨損慢、工件不易變形,適用于工件材-、公差小的精加工。主要缺點是金剛石薄膜與基體的粘接力較差,金剛石鋸片標準,金剛石薄膜刀具不具有重磨性。
速度:在運轉時,金剛石鋸片線速度會隨著設備條件、被鋸石材性質、鋸片等因素而發生變化。從鋸片使用期限、鋸切效率上來看,我們可根據石材性質的不同選擇金剛石鋸片線速度。在鋸切花崗巖時,速度可控制在25m/s至35m/s,但若石英含量較高并且石材較硬,線速度取較小值較佳。在生產花崗石時,可使用小直徑的金剛石鋸片,這樣線速度可以得到35m/s,從而增加了生產效率。
-:主要體現在磨耗、有效鋸切、鋸片情況、被鋸石材等數據中。當金剛石鋸片線速度較高,應選擇切削-小的鋸片。從目前技術看,鋸切金剛石的-可達到1mm至10mm,金剛石鋸片,一般會選擇大直徑鋸片。在鋸切花崗石時,-可達到1mm至2mm,在此過程中還可降低速度。當線速度較大,可選擇大直徑。當鋸片性能、刀具強度在可控范圍內,要盡量取大值,這樣才會將切削速度進行提升。對加工表面有要求的,應取較大切削-。
進刀速度:被鋸切石材的進給速度,大小直接影響鋸切率、鋸片受力、鋸切位置散熱情況。取值范圍應根據被鋸切石材性質進行選擇。一般鋸切軟石材可適當將進刀速度提升,若進刀速度過慢鋸切率會隨之提升。鋸切細粒結構且較均勻的石材,應適當提升進刀速度,若進刀速度較慢,刀刃極容易被磨平。但在鋸切粗粒結構且軟硬不均勻的石材時,要適當降低金剛石鋸片進刀速度,反之將引起鋸片震動而致使石材發生碎裂。
厚膜金剛石刀具的刃磨
金剛石厚膜刀具的加工方法有:機械磨削,金剛石鋸片材質,熱金屬盤研磨,離子束、激光束和等離子體刻蝕等。
2.3 金剛石燒結體刀具
將金剛石厚膜用滾壓研磨破壞的方法加工成平均粒度為32~37μm的金剛石晶粒或直接利用高溫高壓法制得金剛石晶粒,把晶粒粉末堆放到wc-16wt%co合金上,然后用ta箔將其隔離,在5.5gpa、1500℃條件下燒結60分鐘,制成金剛石燒結體,用此燒結體制成的車刀具有-的耐磨性。
2.4 單晶金剛石刀具
單晶金剛石刀具通常是將金剛石單晶固定在小刀頭上,小刀頭用螺釘或壓板固定在車刀刀桿上。金剛石在小刀頭上的固定方法主要有:機械加固法將金剛石底面和加壓面磨平,金剛石鋸片基體,用壓板加壓固定在小刀頭上;粉末冶金法將金剛石放在合金粉末中,經加壓在真空中燒結,使金剛石固定在小刀頭上;粘結和釬焊法使用無機粘結劑或其它粘結劑固定金剛石。由于金剛石與基體的熱膨脹系數相差懸殊,金剛石易松動,脫落。