در حال حاضر، صنعت پردازش ماشین آلات چین به سرعت در حال توسعه است و برخی از موادی که برش آنها دشوار است به طور گسترده در صنعت مواد و صنعت ماشین آلات دقیق استفاده می شود.برای پاسخگویی به نیازهای توسعه صنعت پردازش ماشین آلات مدرن، باید از ابزارهایی با استحکام بالا و چقرمگی خوب استفاده کنیم.بنابراین، ابزار مواد سخت به تدریج در صنعت پردازش مکانیکی اعمال می شود.این مقاله بر روی کاربرد ابزارهای مواد سخت در ماشینکاری با توجه به توسعه ابزارهای مواد سخت تمرکز دارد تا مرجعی متقابل برای دوستان در همان صنعت فراهم کند.
با توسعه سریع فناوری ساخت مدرن و رقابت شدید بازار، الزامات صنعت ساخت مکانیکی برای قطعات تجهیزات مکانیکی نیز افزایش می‌یابد، به ویژه برای عملکرد ساختاری قطعات مکانیکی.از این رو به تدریج مواد جدیدی با خواص گوناگون در جامعه به وجود آمده است.این مواد جدید نه تنها چالشی جدی برای ابزارهای ماشینکاری سنتی ایجاد می کنند، بلکه پردازش آنها نیز بسیار دشوار است.در این زمان، ابزارهای برش پیشرفته به کلید توسعه صنعت پردازش مکانیکی تبدیل شده اند و ابزارهای مواد سخت بدون شک برای پردازش مکانیکی مدرن به کار گرفته شده اند.
1. تاریخچه توسعه ابزار مواد سخت
در دهه 1950، دانشمندان آمریکایی پودر الماس مصنوعی، باند و کاربید بور را به عنوان مواد خام انتخاب کردند، تحت دما و فشار بالا واکنش نشان دادند و بلوک های پلی کریستالی را به عنوان ماده اصلی ابزار پخت کردند.پس از دهه 1970، مردم به تدریج مواد ورقه ای کامپوزیتی را ساختند که از ترکیب الماس و کاربید سیمانی یا نیترید بور و کاربید سیمانی تولید می شود.در این فناوری کاربید سیمانی به عنوان بستر در نظر گرفته می شود و با فشار دادن یا تف جوشی لایه ای از الماس بر روی سطح زیرلایه تشکیل می شود.ضخامت این الماس حدود 0.5 تا 1 میلی متر است.چنین موادی نه تنها می توانند مقاومت خمشی مواد را بهبود بخشند، بلکه به طور موثر این مشکل را حل می کنند که جوشکاری مواد سنتی آسان نیست.این ابزار مواد سخت را برای ورود به مرحله کاربرد ارتقا داده است.
2. کاربرد ابزار مواد سخت در ماشینکاری
(1) استفاده از ابزار الماس تک کریستال
الماس تک کریستالی معمولا به الماس مصنوعی و الماس طبیعی تقسیم می شود.به طور کلی، اگر از الماس تک کریستالی برای ساخت ابزار استفاده می شود، لازم است الماس با اندازه ذرات بزرگتر، جرم بیشتر از 0.1 گرم و طول قطر بیشتر از 3 میلی متر انتخاب شود.در حال حاضر، الماس طبیعی سخت ترین ماده معدنی است.این نه تنها مقاومت در برابر سایش خوبی دارد، بلکه ابزار ساخته شده از آن بسیار تیز است.در عین حال مقاومت چسبندگی بالا و هدایت حرارتی پایینی دارد.ابزار پردازش شده صاف و با کیفیت است.در عین حال، ابزار ساخته شده از الماس طبیعی دارای دوام بسیار خوب و عمر مفید نسبتا طولانی است.علاوه بر این، هنگام برش برای مدت طولانی، به سختی بر پردازش قطعات تأثیر می گذارد.هدایت حرارتی نسبتاً پایین می تواند تأثیر خوبی در جلوگیری از تغییر شکل قطعات داشته باشد.
الماس طبیعی مزایای زیادی دارد.اگرچه این مزایا گران هستند، اما می توانند الزامات بسیاری از عملیات برش با دقت بالا را برآورده کنند و به طور گسترده در برش دقیق و برش فوق دقیق استفاده می شوند.مانند آینه های انعکاسی که از راکتورهای اتمی و سایر فناوری های پیشرفته استفاده می کنند و همچنین ژیروسکوپ های ناوبری زمینی که روی موشک ها یا راکت ها استفاده می شود و همچنین برخی از قطعات ساعت، لوازم جانبی فلزی و ... از این فناوری استفاده کرده اند.
(2) استفاده از ابزارهای الماس پلی کریستالی
الماس پلی کریستالی معمولاً الماس متخلخل نامیده می شود.استفاده از الماس پلی کریستالی برای فلزاتی مانند کبالت، در شرایط دمای بالا و فشار بالا، مقدار زیادی از پودر تک کریستال الماس را به صورت پلی کریستالی تبدیل می کند و در نتیجه یک ابزار پلی کریستالی را تشکیل می دهد.سختی الماس پلی کریستالی کمتر از الماس طبیعی است.با این حال، از انواع پودر الماس تشکیل می شود و هیچ موردی وجود ندارد که صفحات کریستالی مختلف استحکام و سختی متفاوتی داشته باشند.هنگام برش، لبه برش ساخته شده از الماس پلی کریستالی مقاومت بسیار بالایی در برابر آسیب های تصادفی و مقاومت در برابر سایش خوبی دارد.این می تواند لبه برش را برای مدت نسبتا طولانی تیز نگه دارد.در عین حال، می تواند از سرعت برش نسبتاً سریع هنگام ماشینکاری استفاده کند.در مقایسه با ابزار کاربید سیمانی WC، ابزارهای الماس پلی کریستالی عمر طولانی تری دارند، دسترسی آسان تر به مواد مصنوعی و قیمت پایین تری دارند.
(3) استفاده از الماس CVD
مواد ابزار الماس CVD تحت فشار کم پردازش می شود که بزرگترین تفاوت با فناوری سنتی PSC و فناوری PDC است.الماس CVD حاوی هیچ جزء کاتالیزوری نیست.اگرچه از نظر برخی خواص مشابه الماس طبیعی است، اما در مواد مانند الماس پلی کریستالی است، یعنی دانه های ترکیب به هم ریخته، فاقد سطح شکن شکننده و دارای خواص یکسانی بین سطوح هستند.در مقایسه با ابزارهای ساخته شده با فناوری سنتی، ابزارهای ساخته شده با فناوری الماس CVD مزایای بیشتری مانند شکل ابزار پیچیده تر، هزینه تولید کمتر و چندین تیغه از یک تیغه دارند.
(4) استفاده از نیترید بور مکعبی پلی کریستالی
نیترید بور مکعبی پلی کریستالی (PCBN) یک ابزار مواد سخت بسیار رایج است که بیشتر و بیشتر در ماشینکاری استفاده می شود.ابزار ساخته شده با این فناوری دارای سختی و مقاومت در برابر سایش عالی است.این نه تنها در دماهای نسبتاً بالا قابل استفاده است، بلکه دارای مقاومت در برابر خوردگی و هدایت حرارتی عالی است.در مقایسه با ابزارهای PCD و PDC، ابزارهای نیترید بور مکعبی پلی کریستالی هنوز از نظر مقاومت در برابر سایش پایین تر هستند، اما می توان آنها را به طور معمول در دمای 1200 ℃ استفاده کرد و می توانند در برابر خوردگی شیمیایی خاصی مقاومت کنند!
در حال حاضر، نیترید بور مکعبی پلی کریستالی عمدتاً در ساخت خودرو مانند موتورهای خودرو، شفت های انتقال و دیسک های ترمز استفاده می شود.علاوه بر این، حدود یک پنجم پردازش تجهیزات سنگین نیز از این فناوری استفاده می کند.در سال های اخیر، با توسعه فناوری کامپیوتر و فناوری ماشین ابزار CNC، استفاده از نیترید بور مکعبی پلی کریستالی به طور فزاینده ای گسترش یافته است و با اجرای مفاهیم ماشینکاری پیشرفته مانند برش با سرعت بالا، تراشکاری به جای آسیاب، ابزار مواد نیترید بور مکعبی پلی کریستالی به تدریج به یک ماده مهم در پردازش تراشکاری مدرن تبدیل شده است.
3. خلاصه
استفاده از ابزارهای مواد سخت در ماشینکاری نه تنها کیفیت و کارایی ماشینکاری را بهبود می‌بخشد، بلکه نقشی حیاتی در توسعه صنعت پردازش مکانیکی دارد.بنابراین، به منظور ارتقای توسعه صنعت پردازش مکانیکی، لازم است به طور مستمر تحقیقات ابزارهای مواد سخت تقویت شود، دانش مربوط به ابزارهای مواد سخت کاملاً درک شود و عملکرد کاربردی تقویت شود، نه تنها برای بهبود کیفیت کارکنان، بلکه برای تقویت کاربرد علم و فناوری در بهبود ابزارهای مواد سخت، به منظور تحقق توسعه جهشی صنعت پردازش مکانیکی.
زمان ارسال: ژوئن-03-2019