Поликристаллический алмазный компактный резак

В настоящее время разрабатываются поликристаллические алмазные компакты (PDC) для режущих инструментов в сторону увеличения размеров, оптимизации качества, равномерной производительности и разнообразных структур формы. PDC большого диаметра не только уменьшает затраты на единицу площади, улучшает коэффициент использования, но также лучше отвечает требованиям для пользователей по производству различных типов лезвий.

Благодаря высокой специфичности продукта и стабильному и надежному качеству, отечественные PDC для режущих инструментов имеют определенный разрыв с точки зрения качества, технических характеристик и сортов по сравнению с иностранными передовыми уровнями в плане синтеза и применения из-за ограничений в разработке и технологии. В 2010 году Китай самостоятельно разработал и разработал PDC для 45 мм режущих инструментов. Его производительность в некоторых вариантах достигла уровня аналогичных зарубежных продуктов, что значительно способствовало использованию инструментальных материалов PDC.

Высококачественные приложения. После непрерывных исследований в последние годы качество продукции, конкурентоспособность на рынке и доля рынка отечественных PDC значительно улучшились, но разрыв между диаметрами PDC и зарубежными продуктами остается большим.

Недавно мы применили технологию нановязанного агента [1], чтобы прорваться через техническое узкое место в поле и синтезировали PDC диаметром mm55 мм для оснастки на шестигранном прессе. После тестирования производительности это эквивалентно производительности аналогичных зарубежных продуктов.

I условия и процессы

1.1 Экспериментальное оборудование и методы

В этом эксперименте шесть синтетических прессов использовались для синтеза. Для решения проблемы потери осевого давления в процессе спекания использовалась гидравлическая система управления для нагрева и поддержания давления в шести направлениях [2]. Для того, чтобы синтезировать PDC с более высоким качеством, использовали нано-связующее технологии, был выбран высококачественный алмазный порошок с двойным распределением пики, и были использовано при высокой температуре и спекание под высоким давлением, чтобы, наконец, получить продукты PDC с превосходными свойствами.

1.2 Выбор размера алмаза

Размер зерна алмаза оказывает большое влияние на сопротивление износу и сопротивление разрушению PDC. Более мелкие частицы имеют более высокую износостойкость и прочность на сжатие, но мелкозернистый алмаз нелегко спекать; чем крупнее размер частиц алмаза, тем лучше производительность спекания PDC и тем сильнее способность сопротивляться механическому истиранию; используя двойные пики и множественные пики Распределенный порошок алмаза может эффективно повысить износостойкость, термостойкость и ударопрочность PDC и продлить срок службы инструмента. Эксперименты показывают, что использование алмазов с разным пиковым размером в определенной пропорции повысит качество PDC. Добавление небольшого количества мелкозернистых частиц алмаза к исходному материалу улучшит общую производительность инструмента.

1.3 Выбор материала карбида

Свойства цементированных карбидов в основном зависят от содержания кобальта сплава, размера зерна WC и давления спекания, температуры и времени. В целом, чем точнее размер частиц WC, тем выше твердость и тем выше прочность на сжатие. После очистки твердого сплава твердость твердого сплава улучшается. Чем выше твердость слоя твердого сплава, тем ближе к модулю упругости и коэффициенту теплового расширения слоя поликристаллического алмаза, так что граница поликристаллического алмазного карбида может быть уменьшена. Стресс: 1, уменьшает вероятность деформации и расслоения композитного листа.

1.4. Структура сборочного блока

Структура сборки экспериментального узла сборки показана на рисунке I.

В качестве теплоносителя для блока синтеза используют пирофиллитное кольцо и доломитовый вкладыш, а углеродная трубка, соляная труба и соленосная пленка используются в качестве внутренней среды давления для обеспечения того, чтобы поля высокого давления и высоких температур композитного композита лист более стабильны. Чтобы обеспечить равномерность распределения температуры и давления в камере для синтеза и соответствовать требованиям синтетического PDC с большим диаметром, проводящее стальное кольцо использует тонкостеночную структуру большого диаметра, сердечник заполнен доломитовым сердечником и воском кольцо устанавливается вокруг сердечника для достижения изоляции на обоих концах и избегает горения. Молоток; Формованные электрические проводники изготовлены из материалов с более высоким удельным сопротивлением. Изменяя их форму и размер, температурный градиент камеры синтеза уменьшается; трубы и куски в углеродной трубке подавляются белыми солевыми материалами, а соль используется для высокотемпературного расширения и характеристик потока. Уменьшите градиент давления в камере синтеза.

1.5. Выбор процесса синтетического спекания

Кривая процесса спекания использует одну ступенчатую схему однократного нагрева и окончательного медленного охлаждения. Процесс P-кривой спекания показан на рисунке 2. В соответствии с требованиями поликристаллического компактного размера PDC и требований к искусству T. параметры процесса спекания сконструированы следующим образом: давление синтеза 5-6 ГПа, температура спекания 1450-1550 В, время выдержки 20-25 мин.

1.6 Подготовка проб

В качестве сырья используются высококачественный алмазный порошок с распределением двух пиков 10 Pm + 2, нано-связующим и цементированным карбидом, а сборка собирается с перевернутыми двумя высокотемпературными металлическими чашками. В условиях вакуума 3 × 10 3 Па, 850 ° C Изоляция в течение 2,5 часов. Соберите узел сборного блока, как показано на рисунке I, и используйте шестислойный пресс для синтеза 25 минут при температуре 1500 ° C и давлении 5,8 ГПа. Образец подвергали спеканию, а затем шлифуют, измельчают, измельчают и полируют до конечного размера 55 мм, общей толщиной 2,0 мм и поликристаллического алмазного слоя 0,5 мм.

2 результата теста и анализ

2.1 Анализ производительности

От проверки внешнего вида и измельчения и метания T: случайные образцы квалифицированного PDC

Были взяты пять образцов PDC, центрированные примерно на 1/2 от радиуса PDC, а диаметр PDC был диаметром. Круги были проверены нарезанной или лазерной резкой. Отметьте край измерительного круга и положение измеряемой центральной точки (рис. 3). Согласно отраслевому стандарту JB / T3235-2013, используйте самодельный тестер соотношения износа для нормальной и высокотемпературной износа по краю и центральным точкам испытательного круга. Затем тест. Результаты испытаний показаны в таблице I.

Из таблицы I видно, что отношение нормального коэффициента износа и коэффициента высокотемпературного износа образца относительно снижено от краевой точки до центральной точки. При комнатной температуре скорость износа на 6.59% ниже, чем центральная точка относительно центральной точки. Высокий температурный износ на 6,78% ниже, чем центральная точка относительно центральной точки. Это связано с неоднородной радиальной температурой и давлением, но центральная точка образца и краевая точка. Снижение коэффициента износа не является значительным, что указывает на то, что износостойкость образца относительно однородна.

2.2 Анализ микроструктуры

ИНЖИР. 4 - СЭМ-фотография микроструктуры структуры образца. Белая область на фиг. 4 указывает связующее, а черная область указывает на частицы алмаза. Как видно из фиг. 4 видно, что алмазные частицы расположены близко, мелкозернистый алмаз заполнен зазорами между крупными частицами, соотношение размеров частиц алмаза является подходящим и плотная и плотная структура ткани образуется с помощью DI. Микроструктура однородная и кросс-подобная. распределены.

2.3 Ультразвуковой анализ микроизображений

2.3.1 Ультразвуковое неразрушающее тестирование

На рисунке 5 показаны несколько общих дефектов ткани в продуктах PDC. Ультразвуковой контроль PDC проводили с использованием ультразвукового сканирующего микроскопа US SONIX. Образцы были исследованы ультразвуком по отдельности. Не было обнаружено трещин, расслоений и включений, как указано в графе 5 в партиях.

2.3.2 Проверка однородности алмазного слоя

Поскольку существуют различия в коэффициенте линейного расширения и модуле упругости между двумя материалами алмазного слоя и цементированным карбидом, когда композит из алмазного слоя / твердого сплава охлаждается и облегчает сброс давления после спекания, цементированный карбид имеет большую усадку. Алмазный слой выступает. После шлифования край алмазного слоя часто толще, чем центр. Однородность толщины алмазного слоя является важным показателем продукта, обычно толщина слоя алмазного слоя составляет 0,1 мм в почве. Равномерность толщины можно сканировать ультразвуком и отображать в оттенках цвета.

Фиг.6 - график, показывающий распределение толщины алмазного слоя, полученное с использованием ультразвукового сканирующего микроскопа SONIX. Из левого кругового объемного изображения на рисунке 6 видно, что только глубины двух цветов, а темный цвет в центре соответствует толщине правой цветной полосы в диапазоне от 0,4 до 0,5 мм, а светлый цвет в край соответствует толщине правой цветной полосы. Диапазон составляет 0,5 ~ 0,6 мм, а размер толщины соответствует требованию толщины алмазного слоя 0,5 ± 0,1 мм. Из темного и светлого распределения цвета на левой стороне куба видно, что центральная темная область составляет большинство, что указывает на то, что однородность толщины алмазного слоя лучше.

2.4 Испытание на резку

Для получения стандартной формы режущей пластины, показанной на рисунке 1, использовались два заготовки PDC и две заготовки из внешнего PDC того же типа. Дуга наконечника составляла 0,4 мм. Вставки были зажаты на держателе MCLNL2525M16W, и испытание на резку было выполнено на токарном станке с ЧПУ NEXUS200-II L. Испытательная скорость резания 50 м / мин, глубина резания 0,1 мм, скорость подачи 0,05 об / мин, сухая резка. В этом тесте рассматриваются условия резания, в основном основанные на износе инструмента. Используемый материал для режущего образца представляет собой цементированный карбид YG8, твердость HRA89. Форма и размеры разрезанного сферического образца показаны на рисунке 8.

Срок службы лезвия определяется на основе точности размеров разрезанного сферического образца, шероховатости поверхности и износа лезвия. Срок службы лезвия оценивался как величина износа задней поверхности VB = 0,25 мм, т. Е. Разрушение лопасти оценивалось, когда количество износа заднего ножа достигало 0,25 мм. Запишите максимальное количество сфер твердого сплава на каждую вставку; обратите внимание на профиль износа поверхности лезвия с трехосевым полностью автоматическим 3D-устройством измерения оптического изображения и измерьте износ фланца вставки.

количество. Данные испытаний показаны в таблице 2. Из результатов испытаний срок службы испытательного лезвия такой же, как у чужих аналогичных лопастей.

3 Заключение

(I) Образцы испытывали на производительность, а коэффициент износа составлял более 230 000. При условии сохранения 700 Х: сохранение тепла в течение 2 мин образец имеет хорошую термическую стабильность, а нормальный коэффициент износа и коэффициент износа при высоких температурах составляют 6,59% и 6,78% ниже среднего края центральной точки, соответственно, что указывает на износостойкость образца. Равномерное.

(2) Образец анализировали с помощью ультразвуковой микрообработки без дефектов, таких как расслоение партии, трещины, поры, включения и неровная толщина алмаза. (3) Когда инструмент изготовлен из образца и разрезается твердый сплав, срок службы, износ задней поверхности и другие индикаторы эквивалентны сроку службы аналогичных зарубежных продуктов.