Ce este diamantul policristalin (PCD)?

Diamond policristalin (PCD)is a new type of superhard material that has been studied and used internationally since the 1970s. It is sintered at a high temperature of 1400℃and a high pressure of 6GPa. This website will use an article to explain clearly what polycrystalline diamond is.

 

Diamantul policristalin este atât un material de inginerie, cât și un nou material funcțional; it is both a high-tech product and a high-efficiency product. With the development of modern industry and science and technology, polycrystalline diamond has been increasingly widely used in modern industry, national defense, and high-tech fields due to its excellent mechanical, thermal, chemical, acoustic, optical, and electrical properties.

Instrumentele cu diamante policristaline au devenit un mijloc indispensabil în procesarea modernă a tăierii . Acest lucru se reflectă în principal în următoarele aspecte:

1. Tăiere de mare viteză, procesare de înaltă stabilitate
2. Prelucrarea oglinzilor ultra-precizie
3. Tăiere uscată, procesare curată

 

 

 

(1) rezistență ridicată la duritate și uzură

• The hardness of polycrystalline diamond is as high as about 10,000 HV, which is the hardest material in the world. It is much harder than cemented carbide and engineering ceramics. Because polycrystalline diamond is extremely hard and is isotropic, it has excellent wear resistance.

 

(2) Coeficient de frecare scăzut

• The friction coefficient between polycrystalline diamond and some non-ferrous metals is lower than that of other materials, about 1/2 of that of cemented carbide. The low friction coefficient not only reduces deformation and cutting force, but also prevents the generation of built-up edge during cutting, thereby reducing the roughness of the machined surface.

 

(3) Conductivitate termică ridicată

• Conductivitatea termică a diamantului policristalin este foarte mare, mai bună decât cea a argintului și a cuprului și mult mai mare decât cea a carburii generale cimentate . Prin urmare, căldura de tăiere este ușor disipată în timpul procesului de tăiere, astfel încât temperatura de tăiere este relativ scăzută .

 

(4) Precizia ridicată a prelucrării

• Since polycrystalline diamond tools have a low thermal expansion coefficient and a high elastic modulus, they are not easily deformed during the cutting process. Under the action of cutting force, the tools can maintain their original parameters, remain sharp for a long time, and have high cutting accuracy. Therefore, when using PCD tools for processing, the cutting force and cutting temperature can be reduced, the tool durability and cutting rate can să fie îmbunătățită și se poate obține o suprafață de prelucrare bună .

 

Problemă principală:

Duritatea ridicată și rezistența la uzură ridicată a materialelor PCD fac foarte dificilă modelarea și finisarea suprafeței, ceea ce împiedică serios promovarea și aplicația sa .

 

Metode comune de procesare:

EDM, prelucrare laser, procesare chimică, procesare cu ultrasunete .

 

Metoda de procesare ideală:

măcinarea sau scăparea .

 

 

Ⅰ Măcinare (lustruire)

Due to the high hardness and wear resistance of polycrystalline diamond, its grinding mainly includes diamond wheel grinding, discharge grinding and electrolytic grinding. Among them, the simplest and most effective grinding method is diamond wheel grinding. In the actual processing process, different grinding methods can also be combined according to needs.

 

(1) măcinarea roții cu diamante

When diamond grinding wheels are used to grind polycrystalline diamond, the contact pressure and grinding force between the grinding wheel and the workpiece are relatively large, requiring the grinding system to have sufficient rigidity and high precision. In recent years, many countries have been developing and researching special grinding machines and grinding wheels for grinding polycrystalline diamond (including polycrystalline cubic boron nitride) . De exemplu, seria CPG de marmură de precizie a instrumentului cu diamante de înaltă rigiditate și seria CP de roți de măcinare cu diamante speciale de înaltă eficiență dezvoltate de Osaka Diamond Industry Co ., Ltd . în Japonia

 

(2) măcinarea oglinzii elid a diamantului policristalin

Online electrolytic dressing grinding wheel (ELID) precision mirror grinding technology is a new ultra-precision machining technology developed by Dr. Omori Masaru of the RIKEN Institute of Physical and Chemical Research in the late 1980s. Its basic principle is to continuously sharpen and dress the grinding wheel during the grinding process by utilizing the dynamic balance between the nonlinear electrolytic dressing effect and the electrolytic inhibition effect of the oxide insulating layer on the surface of the metal-bonded super-hard abrasive grinding wheel, so that the grinding wheel abrasive grains have a constant protrusion, so that the grinding wheel can always be continuously processed in the best grinding state. It is suitable for precision mirror grinding of hard and brittle materials.

 

Utilizarea roților de măcinare cu diamant legat de metal și tehnologia de măcinare a oglinzilor de precizie elid pentru a prelucra diamantul policristalin poate obține rezultate bune . Este o nouă modalitate de a prelucra diamantul policristalin cu o valoare mare de promovare și perspective de aplicare .

 

(3) măcinarea electrospark

Caracteristicile generatorului de impulsuri sunt foarte importante în procesul de prelucrare a electrospark -ului, în special pentru materialele PCD . PCD are o anumită conductivitate, o conductivitate termică bună și un punct de topire foarte ridicat ., prin urmare, prelucrarea tradițională a electrospark a diamantului policristalin este foarte dificilă .}}

 

 

Mecanismul de îndepărtare a măcinării electrospark a PCD include: gazificare cu diamante, oxidare cu diamante, conversie cu diamante în grafit și carbon amorf, forța de ejecție generată de descărcarea de electrospark, stresul termic pe microcrack -urile de suprafață de diamant și fractura și zdrobirea boabelor de diamant . printre ele, grafitizarea Plays Diamond a}} în procesul de electrosparciune de diamant {1 Nu numai că joacă un rol conductiv și menține existența canalului de descărcare, astfel încât vârful vârfului proeminent al filmului de diamant poate fi gazificat, dar și procesul de grafitizare-oxidare a diamantului este realizat continuu, eliminând astfel diamantul .

 

Prelucrarea electrospark și măcinarea electrospark a diamantului policristalin sunt metode de procesare eficiente și cu costuri reduse, dar nu pot prelucra în mod eficient suprafețe mari de diamant policristalin .

 

Ⅱ măcinare abrazivă

Există trei metode principale pentru șlefuirea diamantului policristalin: una este să folosiți o roată cu diamant cu granulație fină legată de rășină pentru măcinarea de precizie; Celălalt este să folosești un disc de oțel (sau un disc de agate) întărit și să te grind direct fără a adăuga niciun abraziv; iar celălalt este să folosești un disc rotativ din fontă de mare viteză completat de micropowder de diamant pentru măcinare . măcinarea poate fi utilizată ca un proces de lustruire fină pentru diamant policristalin și este o parte importantă a fabricării instrumentelor de diamant policristalin .}

 

(1) măcinarea roții de măcinare a diamantului diamantului policristalin

Grinding of polycrystalline diamond with diamond grinding wheel is similar to grinding with grinding wheel, except that the type of grinding wheel is different. Grinding generally uses a resin bonded grinding wheel with a concentration of 50%-70% and a grain size of W40-W7. When using diamond grinding wheels to grind PCD, the grinding of PCD materials Prin abrazivi cu diamante în roata de măcinare este, în esență, un proces de interacțiune între două obiecte de duritate și proprietăți similare, care este fundamental diferit de procesul tradițional de măcinare . Prin urmare, mecanismul de măcinare și procesul de măcinare PCD au propriile lor caracteristici .

 

(2) măcinarea cu disc de oțel de mare viteză a PCD

Principiul de bază al șlefuirii discului de oțel de mare viteză a PCD este acela că piesa de lucru PCD se freacă împotriva discului de oțel de mare viteză rotativă de mare viteză sub o anumită presiune, generând căldură de frecare, ceea ce crește temperatura interfeței glisante . Temperatura ridicată generată pe interfața glisantă (suprafața de șlefuire) este condus la oxidare, graficarea, graficarea, difuzarea, legătura de șlefuire) este condus la oxidare, graficarea slitizării, difuzarea, legătura de stres) este condus la oxidarea, graficarea slitizării, difuzarea, legătura și crearea stresului de stres de oxidare, la graficarea slitizării, a stresului și a stresului de stres. Interfață în PCD, atingând astfel scopul de a măcinare .

Conform proprietăților chimice ale Diamond, unele elemente metalice pot reacționa chimic cu acesta și îl pot determina să se dezintegreze . dacă discul de măcinare în sine conține elemente metalice menționate mai sus, acesta va provoca diamantul pe interfața glisantă de șlefuire pentru a fi difuz, legătura și erodează termic, ceea ce va ajuta la îmbunătățirea eficienței interfeței de șlefuire ., cu toate acestea ridicat, altfel va afecta calitatea suprafeței procesului de măcinare .

 

(3) măcinarea abrazivă a diamantului policristalin

Șlefuirea abrazivă a diamantului policristalin este una dintre metodele tradiționale de procesare . în timpul procesului de măcinare abrazivă, clivajul și fractura fragilă a boabelor este una dintre principalele metode de îndepărtare în procesul de măcinare al PCD; Particulele abrazive ascuțite se zgârie pe PCD la o viteză mare și o presiune adecvată, ceea ce duce la un număr mare de zgârieturi dăunătoare pe suprafața boabelor de diamant . Aceste zgârieturi pot fi împărțite în zgârieturi de plastic și zgârieturi fragile . Această metodă este, de asemenea, o metodă importantă de eliminare mecanică pentru materialele PCD . în plus, sunt multe metode de eliminare a materialelor PCD . În plus Înlăturarea gravurii, îndepărtarea difuziei, eliminarea oxidării, etc. ., dar metodele de îndepărtare termochimică nu ocupă o poziție majoră în eliminarea materialelor PCD . măcinarea abrazivă are o precizie ridicată, dar eficiența extrem de scăzută . Cu toate acestea, atunci când este asistat de șlefuire ultrasonică, eficiența va fi îmbunătățită {

 

Ⅲ Alte metode de procesare

(1) EDM de sârmă

 

Wire EDM este un proces care folosește descărcarea de impulsuri într -o zonă locală între firul electrodului și piesa de lucru pentru a realiza tăierea materialului piesei de lucru . Este una dintre metodele utilizate în mod obișnuit pentru tăierea PCD . Wire EDM Polycrystalline Diamond este utilizat în mare parte pentru a face instrumente de prelucrare, shap -uri de biți de lucru și instrumente de desen de lucru și sunt complexe, iar 2 Variat . Utilizarea mașinilor EDM pentru formare este în prezent un mod bun și fezabil din punct de vedere economic .

 

(2) Prelucrarea laserului

MecanismulProcesarea cu laser a diamantului policristalinis as follows: a beam of laser beam with extremely high energy density is irradiated onto the surface of polycrystalline diamond. Part of the light energy is absorbed by the surface and converted into heat energy. The temperature of the local area of ​​the irradiated spot rises rapidly to tens of thousands of degrees, causing the polycrystalline diamond material to melt locally or even vaporize and form a pit. At the same time, heat diffusion also begins, resulting in the melting of the material around the spot. As the laser energy continues to be absorbed, the steam in the pit expands, the pressure increases, and the molten material is ejected at high speed in the form of an explosion. The recoil pressure generated by the ejection forms a strong shock wave in one direction În interiorul piesei de lucru . În acest fel, diamantul policristalin va elimina o parte a materialului sub acțiunea vaporizării de topire la temperaturi înalte și a undelor de șoc, formând gropi de gravură laser .

Prelucrarea laser este o procesare fără contact și are caracteristici excelente în procesarea materialelor PCD . poate prelucra materiale PCD de înaltă puritate (cum ar fi filmele cu diamante policrystalline) . Deformarea de procesare și deformarea termică este foarte mică . în plus, viteza de procesare a laserului este rapidă și eficiența este înaltă { relatively effective processing method. In particular, it shows its superiority in micro-hole processing and non-conductive superhard material processing. However, there are still problems such as difficulty in controlling dimensional accuracy and repeatability, and micro-graphitization on the processing surface, which still need to be refined. At present, it can only be used for rough processing or Semi-finisare . Parametrii laser care joacă un rol decisiv în materialele de procesare laser sunt lățimea pulsului, puterea maximă a pulsului și puterea medie a pulsului .

 

(3) Prelucrarea chimică

Procesarea chimică a diamantului policristalin se bazează pe caracteristica că diamantul poate fi dizolvat în azotatul de potasiu topit, azotatul de sodiu și fosfat de sodiu . Nitrat topit este utilizat pentru a dizolva diamantul policristalin . în viziunea stării de distribuție a energiei libere, iar principiul de modificare a elastricii libere, de la reducerea elastrului roug Smooth . în același timp, datorită reacției de oxidare, o peliculă de oxid poate fi generată pe suprafața diamantului, care poate fi îndepărtată prin măcinare și apoi dizolvată .

 

(4) Procesare cu ultrasunete

Procesarea cu ultrasunete a diamantului policristalin folosește pulbere de diamant (1-50 um) ca particule abrazive libere pentru procesare . factorii care afectează procesarea ultrasonică a materialelor PCD, în principal, frecvența de vibrație, amplitudinea, dimensiunea pulberii de diamante, materialul PCD, unitatea, zona de procesare, etc. Diamond include măcinarea cu ultrasunete și procesarea cu măcinare cu ultrasunete, care sunt utilizate în mare parte pentru procesarea găurilor interioare PCD și pentru desenul de sârmă PCD, iar componenta de șlefuire a sandblastului . Componenta de bază a metodei de măcinare ultrasonică este un dispozitiv de măcinare cu ultrasunete care efectuează vibrația ultrasonică {

 

 

PCD tools have very high durability (more than dozens of times longer than carbide tools), stable dimensional processing accuracy and good workpiece surface roughness. The main processing objects are non-ferrous metals, non-metallic materials and woodworking materials containing Al2O3, alloys, ceramics, various fiber and particle reinforced composite materials, plastics, rubber, graphite, glass, wood, etc., and can also perform ultra-precision processing on the above materials. At present, the main varieties are PCD woodworking saw blades and trimming knives, PCD indexable blades, PCD piston series tools, PCD wheel tools, PCD commutator tools, PCD watch cases, jewelry tools and various PCD welding turning tools and wok Cuțite .

 

Instrumentele PCD reprezintă 60% din aplicația din câmpul Automotive . Instrumentele PCD sunt utilizate în principal în câmpul Automotive pentru a prelucra fusta, gaura de pin, bloc de cilindri, cutie de viteze, carburator, etc. Cerințe pentru durata de viață a instrumentelor, ceea ce îngreunează instrumentele de carbură să îndeplinească aceste cerințe . Instrumentele de diamant sunt 10-50 de ori mai durabile decât instrumentele de carbură, asigurând stabilitatea dimensională a componentelor și îmbunătățirea considerabilă a vitezei de tăiere, a eficienței procesării și a calității suprafeței de lucru .}

 

 

Plăcile artificiale utilizate pe scară largă sunt în mod evident diferite de lemnul tradițional ., într-un anumit sens, plăcile artificiale sunt rășini sintetice, iar procesarea lor este diferită și de lemnul tradițional . în special, dezvoltarea plăcilor artificiale, cum ar fi fibra de densitate medie, placajul, placa de particule și pardoselile compuse, în mod obișnuit, să se înlocuiască în mod tradițional pentru a fi redată cesantul din lemn, care au revenit în mod tradițional pentru a fi redat la nivel tradițional pentru a fi redat la nivel tradițional pentru a fi tradice la nivelul relativului din lemn, care să reptrateze din lemn Instrumente pe piață . Printre ele, Al2O3 de pe stratul exterior al pardoselii laminate are o influență mare asupra uzurii instrumentelor de carbură . Utilizarea instrumentelor PCD poate rezolva eficient această problemă .

 

Instrumentele generale sunt predispuse la fuzzing la tăierea marginilor și la tăierea plăcilor piezoelectrice, ceea ce afectează instalarea și poziționarea diverselor componente electrice, iar întreaga placă tipărită nu este frumoasă . Instrumente de carbură au o viață scurtă, viteza de procesare lentă, eficiența scăzută de procesare și prelucrarea slabă a prelucrării la prelucrarea bordurilor imprimate electrice {{1} Materialele PCD nu sunt ușor de purtat, iar viteza liniei de procesare este la fel de mare ca 1500-2000 m/s, astfel încât eficiența de procesare este mare, iar costul de procesare este scăzut și sunt utilizate pe scară largă .

 

Industria de foraj geologic petrolier:

• Polycrystalline diamond drill bits use sharp, highly wear-resistant, self-sharpening polycrystalline diamond cutting blocks as cutting elements, so that they can achieve high footage (4-6 times that of roller bits) and high drilling speed (more than 2 times higher than roller bits) at low drilling pressure (about 40kN). It has higher safety than roller bits, which can greatly improve drilling efficiency and reduce drilling costs. PCD drill bits have outstanding advantages in large sections of soft to medium hardness formations, especially in high-cost offshore drilling and ultra-deep wells and small borehole drilling. The PCD drill bit has incomparable advantages over the roller drill bit.

 

Tija de sârmă matriță

• Dieta de desen de sârmă este o matriță foarte importantă pentru diverși producători de sârmă metalică (cum ar fi fabricile de sârmă și cablu, fabrici de sârmă de oțel, fabrici de tije de sudare și sârmă, etc. .) pentru a desena tije de sârmă . Gama de aplicare a matriței de sârmă este foarte largă . este utilizată în principal pentru desenarea obiectelor dificile de lucru dificil, precum și barele, sire, și sire, și obiecte dificile de lucru dificil, precum barele, wire, și sire, și obiecte dificile de lucru dificil, precum bare, wire, și sire, și obiecte dificile de lucru dificil, cum ar fi bare, wire, și sire, și obiecte dificile de lucru dificil, cum ar fi barele, sârme, și sire, și obiecte dificile de lucru dificil, precum barele, wire, sire Pipes . este potrivit pentru desenarea metalelor și a materialelor din aliaj {.}..
• Când trageți fire de cupru cu același diametru, durata de viață a matriței de diamant policristalin este 300-500 de ori cea a morții de carbură cimentată, 80-100 ori când desenați fire de nichel, iar 50-80 ori de când desenarea molybdenumului . atunci când desenați oțelul de carbon, viața de servire a policrystallinei Died Died Died Died}} este derulat de carbon oțel, serviciul de viață al molybdenumului . este de a desena oțel de carbon, de serviciu de molybdenum a policrystallale Diaralling Died Dies 20-60 de ori cea a matriței de carbură cimentată . În plus față de matrițele de sârmă cu sârmă și cablu utilizată în mod obișnuit, matrițele de sârmă cu diamante policristaline au, de asemenea, matrițe de sârmă emailate pentru motoare, aparate electrice, transformatoare și matrițe de plumb de precizie pentru circuite integrate .

 

Procesare de tăiere a sticlei

• As a glass cutting tool with excellent performance, the cutter wheel made of polycrystalline diamond is mainly used for high-precision and high-quality cutting of liquid crystal glass in the electronics industry. It can also cut architectural and automotive glass. It is an ideal substitute for ordinary glass knives and carbide glass cutter wheels. Both the core rod and the cutter wheel are Fabricat dintr -un material de diamant policristalin, care are avantajele unei precizii ridicate de procesare, rezistență la uzură, consistență bună și viață extraordinară de serviciu .

 

Prelucrarea pietrelor prețioase

• Compared with traditional electroplated diamond grinding wheels, the most prominent advantage of polycrystalline diamond in this field is the long tool life. In many cases, the working layer of electroplated diamond tools is a single layer of diamond. When grinding high-hardness jade, it will soon be worn and lose its working ability, while polycrystalline diamond completely overcomes this weakness and greatly improves Procesarea eficienței .
• Gemstone processing is a new application field for polycrystalline diamond tools in recent years. The market prospect is very promising, which has greatly expanded the market of polycrystalline diamond. The hardness of this new type of polycrystalline diamond is lower than that of polycrystalline diamond used in drilling and other fields. Some special treatments have been done to adapt la procesarea pietrelor prețioase .

 

Alte utilizări

• Polycrystalline diamond has achieved good results in situations where high wear resistance, high dimensional accuracy and good contact are required. Polycrystalline diamond is used to replace natural diamond to make the ball support of the semi-automatic grinding wheel frame, with a life of 2500h, which is much better than traditional materials. Polycrystalline diamond dressing pens can be used to dress almost all grinding roți, inclusiv roți de șlefuire cu nitru de bor cubic .

 

 

 

1. Specificațiile sunt din ce în ce mai mari .
2. Rafinarea cerealelor, optimizarea calității și omogenizarea performanței . Produsele cu diamante policristaline timpurii utilizate în general pulbere de diamant de aproximativ 50um, dar acum s -a dezvoltat pentru a utiliza 2um sau chiar mai puțin de 0 . 5um, astfel încât instrumentele de diamant policrystalline și podetele de sârmă nu mai sunt inferioare pentru diamantul unic în termeni de procedură.
3. Raportul de uzură este din ce în ce mai mare . Rezistența la uzură a diamantului policristalin este un indicator important pentru a -și măsura nivelul de calitate . ca un nou tip de produs material superhard, după ani de cercetare și producție, nivelul său de calitate a fost îmbunătățit continuu, iar raportul de uzură este din ce în ce mai mare și mai mare .
4. Diversification of shapes and structures. In the past, polycrystalline diamond products were generally in the form of sheets and cylinders. Due to the increase in size and the improvement of processing technology (such as electric spark and laser cutting technology), the number of diagonal, herringbone, gable spherical, curved and other special-shaped materials has Creșteți . pentru a răspunde nevoilor de instrumente speciale de tăiere, ambalate, sandwich și produse de diamant policristalin cu bobină de flori au apărut, de asemenea, .

 

Urmați China Diamond Tool Network (www . chinadiatools . com) și sala noastră de instrumente de diamant .