Pastilhas compostas de diamante policristalino e carboneto (PCD/CC)
PCD/CC é o diamante mais utilizado para usinagem de compósitos de matriz metálica. É formado pela sinterização ou prensagem de uma camada de diamante policristalino PCD com uma espessura de {{0}}.5-1mm na superfície de um substrato de metal duro com boa resistência e tenacidade. A resistência à flexão desta lâmina composta é basicamente a mesma do metal duro, e a dureza da superfície de trabalho é próxima à do diamante policristalino sólido PCD, e a soldabilidade é boa, a retificação é fácil e o custo é baixo. Uma pastilha típica de carboneto de tungstênio e diamante policristalino é plana ou plana e, em seguida, cortada a laser no formato e tamanho desejados da pastilha. PCD/CC geralmente são soldados ou fixados à máquina e são transformados em várias ferramentas de corte, como torneamento, furação, fresamento, puncionamento, alargamento, mandrilamento e serragem. O desempenho do PCD/CC está relacionado ao tamanho dos grãos de diamante. A De Beers produz insertos de PCD nas variedades 002, 010 e 025, com tamanho médio de grão de 2µm, 10µm e 25µm, respectivamente. Quanto maior o tamanho do grão, maior a agregação do volume do diamante, melhor a resistência ao desgaste e maior a vida útil da ferramenta, mas a qualidade da aresta de corte é um pouco pior, dificultando a fabricação de uma ferramenta de alta precisão. Pelo contrário, as ferramentas de grão fino têm um raio cego da aresta de corte (geralmente 1-2 das ferramentas PCD) e a qualidade da superfície usinada é boa. Portanto, os grãos de cristal de policristalino são continuamente refinados e existem cristais finos com 1 ácido ou até menos de 0,5 ácido. Para este fim, a vida útil da ferramenta e a qualidade da superfície usinada devem ser consideradas de forma abrangente para selecionar o grau apropriado de diamante policristalino e pastilhas compostas de metal duro.
diamante CVD
O diamante CVD é um material de diamante puro com alta resistência ao desgaste, sem ligantes, que é preparado a baixa pressão (<0.1MPa). CVD diamond comes in two forms: CVD thin film coating (CD) and CVD thick film (TFD).
O CD é formado pela deposição de uma camada de diamante semelhante a um filme com espessura inferior a 50 µm (geralmente 10 ~ 30 µm) composta de policristais em um substrato de carboneto cimentado (comumente conhecido como liga tipo K) pelo processo CVD (deposição química de vapor). . O uso mostrou que as ferramentas CD com revestimento de diamante não são adequadas para usinagem de compósitos de matriz metálica, porque as partículas duras no compósito podem desgastar o revestimento na superfície da ferramenta em um curto período de tempo.
O TFD é depositar um filme espesso de diamante sem substrato com uma espessura de até 3-5mm e, em seguida, cortar o filme espesso em pequenos pedaços de uma determinada forma de acordo com as necessidades e, em seguida, soldá-lo no metal duro para formar uma lâmina ou ferramenta composta.
O TFD tem um bom desempenho abrangente, não tem a desvantagem da anisotropia do diamante natural, porque não há ligação metálica, o teor de impurezas é baixo e a pureza é próxima de 100%, portanto, a dureza e a condutividade térmica são maiores que o PCD , o fator de fricção é menor, a estabilidade química é melhor e o desempenho dos compósitos de matriz de metal é muito bom.
São mostradas as curvas de desgaste da ferramenta para 40 por cento SiCP A356MMC com dois diamantes, PCD e TFD. As condições de corte usadas no teste da Figura 2 são: velocidade de corte de 400m/min, taxa de avanço de 0,05 mm/r, quantidade de corte (profundidade de corte) de 0,5 mm e fluido de corte. Pode-se ver na Figura 2 que o TFD de diamante de filme espesso é o melhor para processar compósitos de matriz metálica SiCP de 40 por cento; PCD025 é o segundo, e PCD002 tem a menor vida útil da ferramenta. A Tabela 1 mostra os parâmetros de corte recomendados pela De Beers para usinagem de compósitos de matriz metálica com pastilhas SYNDITE 025 de grau de diamante policristalino. A pesquisa mostra que com o aumento da velocidade de corte e a diminuição da taxa de avanço, o valor Ra da rugosidade da superfície usinada diminuirá, enquanto a quantidade de ferramenta de corte traseiro não tem efeito significativo sobre Ra. Portanto, no acabamento, a velocidade de corte deve assumir o maior valor da Tabela 1, e a taxa de avanço deve assumir o menor valor.
A usinagem de compósitos de matriz metálica com diamante pode ser por corte a seco ou a úmido. No entanto, devido à baixa estabilidade térmica do diamante, ele será carbonizado (ou seja, grafitado) a 700-800 graus C, o que reduzirá drasticamente a vida útil da ferramenta. Se o fluido de corte for usado para corte úmido, a temperatura de corte pode ser reduzida e a vida útil da ferramenta pode ser aumentada. No entanto, antes que a ferramenta corte a peça de trabalho, o fluido de corte deve ser derramado até que o corte seja concluído. O fluido de corte deve ser fornecido continuamente, não de forma intermitente, caso contrário, facilmente danificará ou lascará a ferramenta. Da mesma forma, durante o processo de corte, é necessário evitar ao máximo parar ou alterar a quantidade de corte.