Supertvrdý nástrojový materiál označuje supertvrdý materiál, který lze použít jako řezný nástroj. V současné době jej lze rozdělit do dvou kategorií: diamantový řezný nástroj a kubický nitrid boru. Existuje pět hlavních druhů nových materiálů, které byly použity nebo jsou testovány.
(1) Přírodní a umělé syntetické velké monokrystalické diamanty
(2) Polydiamantový (PCD) a polydiamantový kompozitní kotouč (PDC)
(3) CVD diamant
(4) Polykrystalický kubický boron-amoniak; (PCBN)
(5) CVD povlak z kubického bóru amoniaku
1, přírodní a syntetický velký monokrystalický diamant
Přírodní diamant má jednotnou krystalovou strukturu bez vnitřních hranic zrn, takže ostří nástroje teoreticky může dosáhnout atomární hladkosti a ostrosti, se silnou řeznou schopností, vysokou přesností a malou řeznou silou. Tvrdost, odolnost proti opotřebení a korozi a chemická stabilita přírodního diamantu zajišťují dlouhou životnost nástroje, mohou zajistit dlouhodobé normální řezání a snížit dopad opotřebení nástroje na přesnost obráběných dílů. Jeho vysoká tepelná vodivost může snížit řeznou teplotu a tepelnou deformaci dílů. Jemné vlastnosti přírodního velkého monokrystalického diamantu mohou splňovat většinu požadavků na přesné a ultra přesné řezání nástrojových materiálů. Přestože je jeho cena vysoká, stále je uznáván jako ideální přesný a ultra přesný nástrojový materiál a lze jej široce používat při zpracování jaderných reaktorů a dalších špičkových technologií v oblasti zrcadel, raket a střel, substrátů pevných disků počítačů, super přesného obrábění elektronových děl urychlovačů a tradičních hodinářských dílů, šperků, per, přesného zpracování kovových dekorací atd. Kromě toho lze jej také použít k výrobě oftalmologických nástrojů, skalpelů pro mozkovou chirurgii, ultratenkých biologických čepelí a dalších lékařských nástrojů. Současný vývoj technologie pro vysoké teploty a tlak umožňuje přípravu velkých monokrystalických diamantů určité velikosti. Výhodou tohoto diamantového nástrojového materiálu je jeho dobrá velikost, tvar a konzistence, čehož nelze dosáhnout u produktů z přírodních diamantů. Vzhledem k nedostatku dodávek velkých přírodních diamantů a vysoké ceně se jeho aplikace v ultra přesném řezném obrábění jako náhrada přírodních velkých monokrystalických diamantů rychle rozvíjí.
2. Polykrystalický diamant (PCD) a polykrystalický diamantový kompozitní nůž (PDC) mají ve srovnání s velkým monokrystalickým diamantem jako nástrojovým materiálem z polykrystalického diamantu (PCD) a polykrystalického diamantového kompozitního nůžku (PDC) následující výhody: (1) neuspořádané uspořádání zrn, izotropní, bez štěpení povrchu. Proto se liší od velkých monokrystalických diamantů v pevnosti a tvrdosti povrchu krystalu.
A odolnost proti opotřebení je velmi odlišná a kvůli existenci štěpného povrchu je křehká.
(2) má vysokou pevnost, zejména nástrojový materiál PDC díky podpoře karbidové matrice a vysoké rázové houževnatosti. Náraz způsobí pouze malé zlomy zrn, na rozdíl od velkého zhroucení monokrystalického diamantu. Nástroje PCD nebo PDC lze tedy použít nejen pro přesné řezání a běžné polopřesné obrábění, ale také pro velké množství hrubého obrábění a přerušovaného zpracování (například frézování atd.), což výrazně rozšiřuje rozsah použití diamantových nástrojových materiálů.
(3) Velký polotovar PDC nástroje lze připravit tak, aby splňoval potřeby velkých obráběcích nástrojů, jako je fréza.
(4) Pro splnění potřeb různých typů zpracování lze vyrobit specifické tvary. Díky zdokonalení technologií PDC nástrojových polotovarů a zpracování, jako je například technologie řezání jiskrou a laserem, lze zpracovávat a tvarovat trojúhelníkové, rybí kostní, štítové a další speciální tvary čepelí. Pro splnění potřeb speciálních řezných nástrojů lze polotovary PDC nástrojových polotovarů navrhnout také jako obalené, sendvičové a válcované.
(5) Výkon produktu lze navrhnout nebo předpovědět a produktu lze přiřadit potřebné vlastnosti, aby se přizpůsobil jeho specifickému použití. Například výběr jemnozrnného materiálu nástroje PDC může zlepšit kvalitu ostří nástroje; hrubozrnný materiál nástroje PDC může zlepšit trvanlivost nástroje.
Závěrem lze říci, že s vývojem nástrojových materiálů PCD a PDC se jejich použití rychle rozšířilo do mnoha výrobních odvětví.
Průmysl se široce používá v neželezných kovech (hliník, hliníkové slitiny, měď, slitiny mědi, slitiny hořčíku, slitiny zinku atd.), karbidech, keramice, nekovových materiálech (plasty, tvrdá pryž, uhlíkové tyče, dřevo, cementové výrobky atd.), kompozitních materiálech (jako jsou vlákny vyztužené plasty CFRP, kovové kompozity MMC) a řezném zpracování, zejména v automobilovém a dřevozpracujícím průmyslu, a stal se vysoce výkonnou alternativou tradičního karbidu.
Čas zveřejnění: 27. března 2025
