Praegu areneb Hiina masinatööstus kiiresti ning mõnda raskesti lõigatavat materjali kasutatakse laialdaselt materjalitööstuses ja täppismasinatööstuses.Kaasaegse masinatööstuse arendusvajaduste rahuldamiseks peame kasutama mõningaid suure tugevuse ja hea sitkusega tööriistu.Seetõttu rakendatakse mehaanilises töötlevas tööstuses järk-järgult kõvast materjalist tööriistu.See artikkel keskendub kõvade materjalide tööriistade kasutamisele mehaanilisel töötlemisel, pidades silmas kõvade materjalide tööriistade väljatöötamist, et pakkuda vastastikku viiteid sama tööstuse sõpradele.
Kaasaegse tootmistehnoloogia kiire arengu ja karmi turukonkurentsiga suurenevad ka mehaanilise tööstuse nõuded mehaaniliste seadmete osadele, eriti mehaaniliste osade konstruktsioonilistele omadustele.Seetõttu on ühiskonda tasapisi tekkinud uusi erinevate omadustega materjale.Need uued materjalid ei kujuta mitte ainult tõsist väljakutset traditsioonilistele töötlemistööriistadele, vaid on ka üsna raskesti töödeldavad.Sel ajal on täiustatud lõikeriistad muutunud mehaanilise töötleva tööstuse arengu võtmeks ja kõva materjali tööriistad on kahtlemata kasutatud kaasaegses mehaanilises töötlemises.
1. Kõvamaterjalist tööriistade arengulugu
1950. aastatel võtsid Ameerika teadlased tooraineks sünteetilise teemandi, sideme ja boorkarbiidi pulbri, mis reageerisid kõrgel temperatuuril ja rõhul ning paagutatud polükristallilist plokki kui tööriista peamist materjali.Pärast 1970. aastaid töötati järk-järgult välja komposiitlehtmaterjalid, mida toodetakse teemant- ja tsementkarbiidi või boornitriidi ja tsementkarbiidi kombineerimisel.Selles tehnoloogias käsitletakse aluspinnana tsementeeritud karbiidi ja pressimise või paagutamise teel moodustatakse substraadi pinnale teemandikiht.Teemant on umbes 0,5–1 mm paksune.Sellised materjalid ei saa mitte ainult parandada materjalide paindekindlust, vaid ka tõhusalt lahendada probleemi, et traditsioonilisi materjale pole lihtne keevitada.See on soodustanud kõva materjali tööriista sisenemist rakendusetappi.
2. Kõva materjali tööriistade rakendamine mehaanilisel töötlemisel
(1) Monokristallide teemanttööriistade kasutamine
Ükskristallteemant jagatakse tavaliselt sünteetiliseks ja looduslikuks teemandiks.Üldiselt, kui tööriista valmistamiseks kasutatakse monokristallteemanti, on vaja valida teemant, mille osakeste suurus on suurem, mass on suurem kui 0,1 g ja läbimõõt on suurem kui 3 mm.Praegu on looduslik teemant mineraalide kõige kõvem materjal.Sellel pole mitte ainult hea kulumiskindlus, vaid ka sellest valmistatud tööriist on väga terav.Samal ajal on sellel kõrge adhesioonikindlus ja madal soojusjuhtivus.Töödeldud tööriist on sile ja hea kvaliteediga.Samas on looduslikust teemandist valmistatud tööriistal väga hea vastupidavus ja suhteliselt pikk kasutusiga.Lisaks ei mõjuta see pikka aega lõikamisel osade töötlemist.Suhteliselt madal soojusjuhtivus võib osade deformeerumist hästi ära hoida.
Looduslikul teemandil on palju eeliseid.Kuigi need eelised on kallid, vastavad need paljude ülitäpsete lõikamisoperatsioonide nõuetele ning neid kasutatakse laialdaselt täppislõikamisel ja ülitäppislõikamisel.Seda tehnoloogiat on rakendanud näiteks peegeldavad peeglid, mis kasutavad aatomireaktoreid ja muid kõrgtehnoloogiaid, samuti maapealsed navigatsioonigüroskoobid, mida kasutatakse rakettmürskudel või rakettidel, aga ka mõned kellaosad, metallist tarvikud jne.
(2) Polükristalliliste teemanttööriistade kasutamine
Polükristallilist teemanti nimetatakse tavaliselt paagutatud teemantiks.Polükristallilise teemandi kasutamine metallide (nt koobalt) jaoks muudab kõrge temperatuuri ja kõrgsurve tingimustes suure hulga teemandi monokristallipulbrit polükristalseks üheks, moodustades seega polükristallilise tööriistamaterjali.Polükristallilise teemandi kõvadus on madalam kui looduslikul teemandil.Kuid selle moodustavad mitmesugused teemantpulbrid ja pole juhtumit, et erinevatel kristallitasanditel oleks erinev tugevus ja kõvadus.Lõikamisel on polükristallilisest teemandist valmistatud lõikeserv väga kõrge vastupidavus juhuslikele vigastustele ja hea kulumiskindlus.See võib hoida lõikeserva suhteliselt pikka aega teravana.Samal ajal saab see töötlemisel kasutada suhteliselt kiiret lõikekiirust.Võrreldes WC tsementeeritud karbiidtööriistadega on polükristallilistel teemanttööriistadel pikem kasutusiga, lihtsam juurdepääs sünteetilistele materjalidele ja madalamad hinnad.
(3) CVD teemandi kasutamine
CVD teemandi tööriistamaterjali töödeldakse madala rõhu all, mis on suurim erinevus traditsioonilisest PSC-tehnoloogiast ja PDC-tehnoloogiast.CVD teemant ei sisalda ühtegi katalüsaatorikomponenti.Kuigi see on mõne omaduse poolest sarnane naturaalsele teemandile, on see materjalides siiski sama, mis polükristalliline teemant, st koostise terad on ebakorrapäraselt paigutatud, neil puudub rabe lõhenemispind ja pindade vahel on samad omadused.Võrreldes traditsioonilise tehnoloogiaga valmistatud tööriistadega, on CVD teemanttehnoloogia abil valmistatud tööriistadel rohkem eeliseid, nagu tööriista keerulisem kuju, madalamad tootmiskulud ja mitu sama tera.
(4) Polükristallilise kuupmeetri boornitriidi kasutamine
Polükristalliline kuubikboornitriid (PCBN) on väga levinud kõvade materjalide tööriist, mida kasutatakse mehaanilisel töötlemisel üha laiemalt.Selle tehnoloogiaga valmistatud tööriistal on suurepärane kõvadus ja kulumiskindlus.Seda ei saa kasutada mitte ainult suhteliselt kõrgetel temperatuuridel, vaid sellel on ka suurepärane korrosioonikindlus ja soojusjuhtivus.Võrreldes PCD ja PDC tööriistadega on polükristallilised kuupboornitriidi tööriistad kulumiskindluse poolest endiselt halvemad, kuid neid saab tavapäraselt kasutada temperatuuril 1200 ℃ ja need taluvad teatud keemilist korrosiooni!
Praegu kasutatakse polükristallilist kuubikut boornitriidi peamiselt autotööstuses, näiteks autode mootorites, ülekandevõllides ja piduriketastes.Lisaks kasutab seda tehnoloogiat ka umbes viiendik raskeseadmete töötlemisest.Viimastel aastatel on arvutitehnoloogia ja CNC-tööpinkide tehnoloogia arenguga üha enam levinud polükristallilise kuupmeetri boornitriidi kasutamine ning täiustatud töötlemiskontseptsioonide, nagu kiire lõikamine, treimine lihvimise asemel, kasutuselevõtuga on tööriist muutunud. polükristallilise kuupmeetri boornitriidi materjal on järk-järgult arenenud tänapäevases treitöötlemises oluliseks materjaliks.
3. Kokkuvõte
Kõvade materjalide tööriistade kasutamine mehaanilisel töötlemisel mitte ainult ei paranda mehaanilise töötlemise kvaliteeti ja tõhusust, vaid mängib olulist rolli ka mehaanilise töötleva tööstuse arengus.Seetõttu on mehaanilise töötlemistööstuse arengu edendamiseks vaja pidevalt tugevdada kõvade materjalide tööriistade uurimist, täielikult mõista kõvade materjalide tööriistadega seotud teadmisi ja tugevdada rakenduspraktikat, mitte ainult parandada tööriistade kvaliteeti. töötajatele, vaid ka tugevdada teaduse ja tehnoloogia rakendamist kõvade materjalide tööriistade täiustamisel, et saavutada mehaanilise töötleva tööstuse hüppeline areng.
Postitusaeg: juuni-03-2019