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金刚石刀具有哪些优点和缺点?

浏览:2179    时间:2018-05-12    来源:

金刚石刀具按照材质的不同分为:
一、天然金刚石(ND)刀具
二、聚晶金刚石(PCD)刀具
三、人造聚晶金刚石复合片(PCD)刀具
四、CVD金刚石薄膜(TDF)焊接刀具
五、金刚石涂层刀具

金刚石刀具


下面根据不同材质的金刚石刀具来分析优点与缺点。

一、天然金剧石(ND)刀具
天然金刚石是目前已知矿物中最硬的物质,主要用于制备刀具车刀。天然金刚石刀具精细研磨后刃口半径可达0.01~
0.002um。其中天然单晶金刚石刀具切削刃部位经高倍放大1500倍仍然观察到刀刃光滑。SCD车削铝制活塞时Ra可达到4um,而在同样切削条件下用PCD刀具加工时的表面粗糙时的Ra为15~50um。采用SCD刀具配合精密车床进行精密和超精密加工,可获得镜面表面。


二、聚晶金刚石(PCD)刀具
PCD是高温超高压条件下通过钻等金属结合剂将金刚石微粉聚集烧结合成的多晶体材料,又称烧结金刚石。聚晶金刚石刀具整体烧结成铣刀,用于铣削加工,PCD晶粒呈无序排列状态,属各向同性硬度均匀,石墨化温度为550℃。刀具具有高硬度、高导热性、低热胀系数、高弹性模量和低摩擦系数。刀刃非常锋利等特点。


三、人造聚晶金團石复合片(PDC)刀具
为提高PCD刀片的韧性和可焊性,常将PCD与硬质合金刀体做成人造聚晶金刚石复合刀片(PDC)。即在硬质合金基底其表面压制一层0.5~1mm厚的PCD烧结而成。复合刀片的抗弯强度与硬质合金基本一致,硬度接近PCD,故可以替代PCD使用。

四、CVD金刚石薄膜(TDF)焊接刀具
金刚石厚膜焊接刀具是把激光切割好CVD金刚石厚膜一次焊接至基体(通常为K类硬质合金)上,形成复合片,然后抛光复合片,二次焊接至刀体上,刃磨成需要的形状和刃口。如图3(a)所示,为CVD金刚石厚膜(金刚石膜厚度达30μm),具有硬度高、耐磨损、摩擦系数小等特点,是制造切削有色金属和非金属材料刀具的理想材料。

五、金刚石涂层刀具:金刚石涂层刀具是用CVD法直接在硬质合金(K类硬质合金)或陶瓷等基体上沉积一层1~25μm金刚石薄膜,无解理面各向同性。薄膜涂层刀具硬度达9800~10000HV。热导率高,室温下导热系数高达2000Wm·K,而硬质合金刀具导热系数仅为80~100W/m·K。CVD方法金刚石可以涂层到任何复杂形状的刀具上,这是聚晶金刚石无法拥有的最显著的优势。


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