Сверхтвердые режущие материалы включают природный алмаз, а также искусственные алмазы и CBN (кубический нитрид бора), по твёрдости и эксплуатационным характеристикам близкие к природному алмазу. Поскольку цена на природный алмаз относительно высока, в производстве сверхтвердых режущих инструментов чаще всего применяют искусственный поликристаллический алмаз, поликристаллический кубический нитрид бора и их композитные материалы; далее рассмотрим это подробнее. Решения для сверхтвердых режущих инструментов Развитие и применение!

　　Алмаз обладает чрезвычайно высокой твёрдостью и износостойкостью: его микротвёрдость достигает 10 000 HV, что делает его самым твёрдым материалом среди материалов для режущего инструмента. Кроме того, алмаз характеризуется низким коэффициентом трения, малой взаимной реактивностью с цветными металлами, лёгким отводом стружки, высокой теплопроводностью — при резании он практически не образует заусенцев, обеспечивая высокое качество обработанной поверхности. Однако медные и алюминиевые цветные металлы и их сплавы, керамика, спечённые твёрдые сплавы, а также различные волокнисто- и зерненореинфорсированные композитные материалы легко подвергаются карбонизации при температурах 700–800 °C; поэтому алмаз непригоден для обработки сталей и чугунов. Дело в том, что при высоких температурах атомы железа легко вступают в реакцию с атомами углерода, превращаясь в графитовую структуру. Кроме того, при обработке никелевых сплавов алмаз также быстро изнашивается.

　　 Решения для сверхтвердых режущих инструментов Основные сорта и их применение

　　В настоящее время основными видами твёрдосплавных режущих материалов, применяемых в мире или находящихся на стадии испытаний, являются:

　　1. Природный и синтетический крупнокристаллический алмаз

　　Монокристаллический алмаз бывает природного (ПА) и искусственного синтеза. Для изготовления режущих инструментов монокристаллический алмаз должен иметь крупные зерна — масса не менее 0,1 г, а минимальный диаметр и длина — не более 3 мм. ПА является самым твёрдым из известных минералов: его микротвёрдость достигает 10 000 HV, он обладает высокой износостойкостью, а режущая кромка чрезвычайно остра; при этом шероховатость поверхности кромки низка, коэффициент трения мал, устойчивость к адгезии высока, а теплопроводность — велика. При резании твёрдость, износостойкость, коррозионная стойкость и химическая стабильность натурального алмаза обеспечивают сверхдолгий срок службы инструмента, гарантируют длительное и нормальное выполнение резания и снижают влияние износа инструмента на обрабатываемые детали; кроме того, высокая теплопроводность позволяет уменьшить температуру резания и термическую деформацию деталей. Решение в области сверхтвердых режущих инструментов.

　　2. Поликристаллический алмаз и композитное лезвие из поликристаллического алмаза

　　PCD, также известный как спечённый алмазный компакт, представляет собой поликристаллический материал, в котором большое количество монокристаллического алмазного порошка спекается при высокой температуре и давлении с использованием металлического связующего, такого как кобальт. Его твёрдость несколько ниже, чем у природного монокристаллического алмаза, однако за счёт поликристаллической структуры с произвольно ориентированными зернами алмаза материал обладает изотропными свойствами и не имеет плоскостей спайности. Таким образом, прочность, твёрдость и износостойкость различных кристаллических граней не различаются так сильно, как у крупных монокристаллов алмаза, где наличие плоскостей спайности делает материал хрупким.

　　3. Алмазы, выращенные методом CVD

　　Кристаллы алмаза, полученные методом CVD, изготавливаются при низком давлении; в отличие от крупнокристаллического алмаза, ПКД и PDC синтезируются при высоких температурах и давлениях. Существуют три основных типа алмаза, полученного методом CVD: во‑первых, покрытия из CVD‑алмаза, наносимые на подходящую подложку (включая покрытия из углерода, близкого к алмазному — DLC); во‑вторых, толстые пленки CVD‑алмаза толщиной около 1 мм, не имеющие подложки; в‑третьих, монокристаллические или квазимонокристаллические пленки CVD‑алмаза, выращиваемые эпитаксиально на алмазных зародышах. CVD‑алмаз представляет собой чистый алмаз, не содержащий никаких металлических катализаторов, поэтому его термическая стабильность близка к таковой у природного алмаза. Как и искусственный поликристаллический алмаз, полученный при высоких температурах и давлениях, зерна CVD‑поликристаллического алмаза также расположены беспорядочно, отсутствуют хрупкие плоскости расщепления, и материал обладает изотропными свойствами. По сравнению с инструментами из ПКД и PDC инструменты с CVD‑покрытием имеют такие преимущества, как сложная форма режущей части, низкая стоимость и возможность использования одной и той же детали с несколькими режущими кромками. Вместе с тем решения на основе сверхтвердых инструментов сталкиваются с недостатками: низкая прочность сцепления между алмазным покрытием и подложкой, а также склонность к отслаиванию кромок с CVD‑алмазным покрытием при их шлифовании. До сих пор рынок применения CVD‑алмаза остается относительно небольшим; по сравнению с PDC толстые пленки CVD‑алмаза преимущественно отличаются высокой термической стабильностью, однако их недостатками являются низкая прочность сцепления между зернами, значительное внутреннее напряжение, повышенная хрупкость и отсутствие электропроводности. В частности, отсутствие электропроводности ограничивает их применение в технологиях электроэрозионной обработки (EDM) — резки и шлифования. Данная технология широко используется в отрасли производства алмазного режущего инструмента, особенно при изготовлении и доводке инструментов для обработки древесины.

　　Выше было представлено Решения для сверхтвердых режущих инструментов Развитие и применение — если вам требуется дополнительная информация, свяжитесь с нами в любое время!