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加工复合材料选刀如何区分金刚石PCD刀具

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通过这篇文章,华菱超硬试着阐述多数加工复合材料和切削刀具的用户面临的问题,解决在加工工时不知道如何选择合适的加工刀具等困扰。复合材料切削刀具主要分为两类产品:PCD金刚石刀具与CVD金刚石涂层刀具,PCD刀具其切削刃是由特定尺寸和形状的PCD段构成的;CVD刀具的边缘是在研磨操作中完全建成的,随后涂上CVD金刚石。

PCD(聚晶金刚石刀具)

PCD(聚晶金刚石)与单晶金刚石不同,它是由许多金刚石颗粒聚合而成,通常在2至30微米大小,与金属粘合剂(通常是钴)在高温和高压下烧结在一起合成的。该比率为90-95%的钻石颗粒,其余为钴。

CVD(化学气相沉淀法合成)刀具

(化学气相沉淀)是在碳化钨基材上涂抹纳米金刚石颗粒的过程,涂抹层的厚度为6至16微米。碳化钨基材必须含有较低的钴含量如6%,并且必须经过特定的表面处理。这种处理减少了外层的钴含量,暴露了金刚石的边缘,以便在金刚石涂层和基体之间产生足够的附着力。

在下表中,总结了两种类型的比较:

为了更形象地证明类型的比较,下面让听华菱超硬讲一讲这两种钻石刀具的不同应用:

PCD或CVD在铣削加工中的应用

铣削操作涉及对材料的间断切割,每个立铣刀齿都与材料接触,并在一次刀具旋转中退出。每次切削刃进入材料时,"锤击"效应会损坏刀具的切削刃。从上表来看,PCD刀具更有可能承受铣削中的"锤击"效应。在CVD金刚石涂层工具中,CVD涂层最终会分层,只剩下碳化钨基体。在PCD中,即使发生一些断裂,钻石也是固体,因此保持相同的特性。不过,对于PCD的几何限制,有一个担忧。例如,当需要特别长的齿槽长度,或需要特定的刀具几何形状时,CVD金刚石工具具有优势。

PCD或CVD钻孔加工中的应用

在钻孔作业中,切削刃与材料持续接触,与铣削不同,因此,切削刃不太可能出现切口或断裂。考虑到这一点,结合硬度和锋利度,CVD金刚石钻头在尽量减少孔洞出口处的分层方面表现更好。这是高精度零部件(如航空航天)中的复合材料钻孔的一个主要问题。当分层是失败的标准时,毫无疑问,CVD钻头比PCD钻头的表现要好。然而,当孔径是失效标准时,那么PCD钻头将比CVD钻头"存活"更久。其原因是由于CVD金刚石是一种涂层。当它最终从碳化钨上脱落时,边缘磨损会迅速加快。另一方面,如上所述,PCD是一种固体金刚石。磨损的发展速度几乎是恒定的。另一个PCD可能具有优势的例子是对像CFRP/Al这样的叠层材料的钻孔,其中出口孔在铝中。在这种情况下,分层不是问题,因此,华菱超硬PCD刀具将是首选,因为它可以保持更长的时间,也可以重新修复几次。CVD金刚石钻头的另一个优点是设计灵活,而与标准的晶圆钻头相比,PCD段决定了几何形状。然而,在华菱超硬钻头上,没有几何形状的限制,只要PCD笔尖的高度(有限制)不产生其他限制,设计的灵活性就与CVD金刚石钻头相同。

总结:

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