Аннотация
Поликристалды алмаз компакті (PDC), әдетте алмас композиті деп аталады, оның ерекше қаттылығы, тозуға төзімділігі және термиялық тұрақтылығы арқасында дәл өңдеу өнеркәсібінде төңкеріс жасады. Бұл мақалада PDC материалының қасиеттерін, өндіріс процестерін және дәл өңдеудегі кеңейтілген қолданбаларды терең талдау қарастырылған. Талқылау оның жоғары жылдамдықты кесудегі, ультра дәлдіктегі тегістеудегі, микро өңдеудегі және аэроғарыштық компоненттерді жасаудағы рөлін қамтиды. Сонымен қатар, PDC технологиясындағы болашақ тенденциялармен қатар, жоғары өндірістік шығындар мен сынғыштық сияқты мәселелер шешіледі.
1. Кіріспе
Дәл өңдеу микрон деңгейіндегі дәлдікке жету үшін жоғары қаттылық, беріктік және термиялық тұрақтылық бар материалдарды талап етеді. Вольфрам карбиді және жоғары жылдамдықты болат сияқты дәстүрлі құрал материалдары жиі экстремалды жағдайларда жетіспейді, бұл Polycrystalline Diamond Compact (PDC) сияқты озық материалдарды қабылдауға әкеледі. PDC синтетикалық алмаз негізіндегі материал қатты және сынғыш материалдарды, соның ішінде керамика, композиттер және шыңдалған болаттарды өңдеуде теңдесі жоқ өнімділікті көрсетеді.
Бұл құжат PDC негізгі қасиеттерін, оның өндіру әдістерін және оның дәл өңдеуге түрлендіру әсерін зерттейді. Сонымен қатар, ол PDC технологиясындағы ағымдағы қиындықтар мен болашақ жетістіктерді зерттейді.
2. PDC материалды қасиеттері
PDC жоғары қысым, жоғары температура (HPHT) жағдайында вольфрам карбиді субстратына байланыстырылған поликристалды алмаз (ПКД) қабатынан тұрады. Негізгі қасиеттерге мыналар жатады:
2.1 Қатты қаттылық пен тозуға төзімділік
Алмаз - ең қатты белгілі материал (Мохс қаттылығы 10), PDC абразивті материалдарды өңдеу үшін өте қолайлы етеді.
Тозуға жоғары төзімділік құралдың қызмет ету мерзімін ұзартады, дәл өңдеу кезінде тоқтау уақытын азайтады.
2.2 Жоғары жылу өткізгіштік
Тиімді жылу диссипациясы жоғары жылдамдықтағы өңдеу кезінде термиялық деформацияны болдырмайды.
Құралдың тозуын азайтады және бетінің әрлеуін жақсартады.
2.3 Химиялық тұрақтылық
Қара және түсті материалдармен химиялық реакцияларға төзімді.
Коррозиялық ортада құралдың тозуын азайтады.
2.4 Сынуға төзімділік
Вольфрам карбиді субстраты соққыға төзімділікті арттырады, сынуды және сынуды азайтады.
3. PDC өндіріс процесі
PDC өндіру бірнеше маңызды қадамдарды қамтиды:
3.1 Алмаз ұнтағының синтезі
Синтетикалық алмаз бөлшектері HPHT немесе химиялық бу тұндыру (CVD) арқылы өндіріледі.
3.2 Агломерация процесі
Алмаз ұнтағы төтенше қысымда (5–7 ГПа) және температурада (1,400–1,600°C) вольфрам карбиді субстратына құйылады.
Металл катализаторы (мысалы, кобальт) алмазды алмазға байланыстыруды жеңілдетеді.
3.3 Пост-өңдеу
Лазерлік немесе электрлік разрядты өңдеу (EDM) PDC-ті кескіш құралға айналдыру үшін қолданылады.
Беттік өңдеулер адгезияны жақсартады және қалдық кернеулерді азайтады.
4. Дәл өңдеудегі қолданбалар
4.1 Түсті материалдарды жоғары жылдамдықпен кесу
PDC құралдары алюминий, мыс және көміртекті талшықты композиттерді өңдеуде жақсы.
Автомобильде (поршеньді өңдеу) және электроникада (ПХД фрезерлеу) қолдану.
4.2 Оптикалық компоненттерді ультра дәлдікпен тегістеу
Лазерлер мен телескоптар үшін линзалар мен айна жасауда қолданылады.
Микрон асты бетінің кедір-бұдырлығына қол жеткізеді (Ra < 0,01 мкм).
4.3 Медициналық құрылғыларға арналған микро өңдеу
PDC микробұрғылары мен шеткі диірмендері хирургиялық құралдар мен импланттарда күрделі мүмкіндіктерді жасайды.
4.4 Аэроғарыштық компоненттерді өңдеу
Құралдың минималды тозуымен титан қорытпаларын және CFRP (көміртекті талшықты арматураланған полимерлер) өңдеу.
4.5 Жетілдірілген керамика және шыңдалған болатты өңдеу
PDC кремний карбиді мен вольфрам карбидін өңдеуде текше бор нитридінен (CBN) асып түседі.
5. Қиындықтар мен шектеулер
5.1 Өндірістің жоғары шығындары
HPHT синтезі және гауһар тас материалдарының шығындары кеңінен қолдануды шектейді.
5.2 Үзіліссіз кесу кезіндегі морттылық
Үзіліссіз беттерді өңдеу кезінде PDC құралдары қиыршықтануға бейім.
5.3 Жоғары температурадағы термиялық деградация
Графиттену 700°C жоғары температурада жүреді, бұл қара материалдарды құрғақ өңдеуде пайдалануды шектейді.
5.4 Қара металдармен шектеулі үйлесімділік
Темірмен химиялық реакциялар тездетілген тозуға әкеледі.
6. Болашақ трендтер мен инновациялар
6.1 Нано-құрылымды PDC
Нано-алмас түйіршіктерінің қосылуы қаттылық пен тозуға төзімділікті арттырады.
6.2 Гибридті PDC-CBN құралдары
Қара металды өңдеу үшін PDC текше бор нитридімен (CBN) біріктіру.
6.3 PDC құралдарының қосымша өндірісі
3D басып шығару теңшелген өңдеу шешімдері үшін күрделі геометрияларға мүмкіндік береді.
6.4 Жетілдірілген жабындар
Алмаз тәрізді көміртекті (DLC) жабындары құралдың қызмет ету мерзімін одан әрі жақсартады.
7. Қорытынды
PDC жоғары жылдамдықты кесуде, ультра дәлдіктегі тегістеуде және микро өңдеуде теңдесі жоқ өнімділікті ұсына отырып, дәл өңдеуде таптырмас болды. Жоғары шығындар мен сынғыштық сияқты қиындықтарға қарамастан, материалтану мен өндіріс техникасындағы үздіксіз жетістіктер оның қосымшаларын одан әрі кеңейтуге уәде береді. Болашақ инновациялар, соның ішінде наноқұрылымды PDC және гибридті құрал конструкциялары оның келесі буын өңдеу технологияларындағы рөлін нығайтады.
Жіберу уақыты: 07 шілде 2025 ж
