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金刚石刀具详细分析一之简介与性能分析

浏览:19545    时间:2019-01-21    来源:深圳誉和


目前世界上金刚石的年耗量大约以8%10%的速度增长有人预言,21世纪将是金刚石全面应用的时代。我国对人造金刚石的研究与应用20世纪70年代并于1969年在贵阳建造了第1个人造金刚石及其制品的专业生产厂——第六砂轮厂。从19701990人造金刚石年产量从46万克拉增至3 500万克拉。20世纪90年代前后从国外引进了先进设备及金刚石生产技术产量迅速增长,1997年我国人造金刚石年产量已达到5亿克拉左右生产量位居世界首位。


金刚石刀具具有极高的硬度和耐磨性、低摩擦系数、高弹性模量、高热导、低热膨胀系数,以及与非铁金属亲和力小等优点。可以用于非金属硬脆材料如石墨、高耐磨材料、复合材料、高硅铝合金及其它韧性有色金属材料的精密加工。金刚石刀具类型繁多,性能差异显著,不同类型金刚石刀具的结构、制备方法和应用领域有较大区别。





金刚石是碳的同素异形体,是目前已知的最硬物质,其显微硬度可达HV10000,作为刀具材料,也是目前最硬的,并已得到广泛应用。在合适的切削加工条件下,金刚石刀具比高速钢、硬质合金、陶瓷和聚晶立方氮化硼等刀具的使用寿命都要长。特别是用金刚石刀具切削加工铜、铝等有色金属和非金属耐磨材料时特别有效,其切削速度可比硬质合金刀具高一个数量级,例如铣削铝合金的切削速度为3000~4000m /min,甚至可达7000m /min;且这时的金刚石刀具使用寿命也比硬质合金刀具高几十、甚至几百倍。金刚石刀具不但可用于一般的车、镗、铣削,还成功地用于精密孔的加工。



金刚石刀具材料的性能

金刚石不但有极高的硬度和耐磨性,而且切削刃非常锋利,刃部粗糙度值小,摩擦因数低,抗黏结性好,热导率高,切削时不易黏刀及产生积屑瘤,加工表面质量好。加工有色金属时,表面粗糙度值可达Rz0. 1~0. 05μm,加工精度可达IT5(孔IT6)级以上,能有效地加工非铁金属材料和非金属材料,如铜、铝等有色金属及其合金、陶瓷、未烧结的硬质合金、各种纤维和颗粒加强的复合材料、塑料、橡胶、石墨、玻璃和各种耐磨木材(尤其是实心木和胶合板、MDF等复合材料)。


金刚石的缺点是韧性差,热稳定性低,与铁族元素接触时有化学反应(4C+ 3Fe→Fe3C4),在700~800℃时将碳化(即石墨化),一般不适于加工钢铁材料。此外,金刚石刀具刃磨困难,价格昂贵。


下表列出了金刚石刀具与硬质合金的特性对比。










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