Композитни вложки от поликристален диамант и карбид (PCD/CC)
PCD/CC е най-широко използваният диамант за обработка на композитни материали с метална матрица. Той се формира чрез синтероване или пресоване на слой от поликристален диамант PCD с дебелина {{0}}.5-1mm върху повърхността на циментиран карбид субстрат с добра якост и издръжливост. Якостта на огъване на това композитно острие е основно същата като тази на циментирания карбид, а твърдостта на работната повърхност е близка до тази на твърдия поликристален диамант PCD, заваряемостта е добра, повторното шлифоване е лесно и цената е ниско. Типичната вложка от поликристален диамант-волфрамов карбид е плоска или подобна на лист и след това се изрязва с лазер до желаната форма и размер на вложката. PCD/CC обикновено са заварени или машинно захванати и се изработват в различни режещи инструменти като струговане, пробиване, фрезоване, щанцоване, райбордиране, пробиване и рязане. Производителността на PCD/CC е свързана с размера на диамантените зърна. De Beers произвежда PCD вложки във варианти 002, 010 и 025, със среден размер на зърното съответно 2 µm, 10 µm и 25 µm. Колкото по-голям е размерът на зърното, толкова по-голяма е агрегацията на обема на диаманта, толкова по-добра е устойчивостта на износване и по-дълъг живот на инструмента, но качеството на режещия ръб е малко по-лошо, което затруднява производството на високопрецизен инструмент. Напротив, финозърнестите инструменти имат тъп радиус на режещия ръб (обикновено 1-2 на PCD инструментите), а качеството на обработената повърхност е добро. Следователно, кристалните зърна на поликристалните са непрекъснато рафинирани и има фини кристали с 1 киселина или дори по-малко от 0,5 киселина. За тази цел животът на инструмента и качеството на обработената повърхност трябва да се разглеждат цялостно, за да се избере подходящата степен на композитни вложки от поликристален диамант и циментиран карбид.
CVD диамант
CVD диамантът е чист диамантен материал с висока устойчивост на износване, без свързващи вещества, който се приготвя при ниско налягане (<0.1MPa). CVD diamond comes in two forms: CVD thin film coating (CD) and CVD thick film (TFD).
CD се формира чрез отлагане на слой от филмоподобен диамант с дебелина по-малка от 50 µm (обикновено 10~30 µm), съставен от поликристали върху циментиран карбид субстрат (известен като K-тип сплав) чрез CVD (химическо отлагане на пари) процес . Използването е показало, че CD инструментите с диамантено покритие не са подходящи за обработка на композити с метална матрица, тъй като твърдите частици в композита могат да се износят през покритието на повърхността на инструмента за кратко време.
TFD е да депозира диамантен дебел филм без субстрат с дебелина до 3-5 mm и след това да нареже дебелия филм на малки парчета с определена форма според нуждите и след това да го заварява върху циментирания карбид, за да се образува композитно острие или инструмент.
TFD има добра цялостна производителност, няма недостатъка на анизотропията на естествения диамант, тъй като няма метална връзка, съдържанието на примеси е ниско и чистотата е близо до 100 процента, така че твърдостта и топлопроводимостта са по-високи от PCD , коефициентът на триене е по-малък, химически Стабилността е по-добра и работата на композитите с метална матрица е доста добра.
Показани са криви на износване на инструмента за 40 процента SiCP A356MMC с два диаманта, PCD и TFD. Условията на рязане, използвани в теста на Фигура 2, са: скорост на рязане 400m/min, скорост на подаване 0,05 mm/r, количество на обратно рязане (дълбочина на рязане) 0,5 mm и флуид за рязане. Може да се види от Фигура 2, че дебелослойният диамантен TFD е най-добрият за обработка на 40 процента SiCP композити с метална матрица; PCD025 е вторият, а PCD002 има най-нисък живот на инструмента. Таблица 1 показва параметрите на рязане, препоръчани от De Beers за обработка на композити с метална матрица с вложки от поликристален диамант SYNDITE 025. Изследването показва, че с увеличаване на скоростта на рязане и намаляване на скоростта на подаване, стойността Ra на грапавостта на обработената повърхност ще намалее, докато количеството режещ инструмент няма значителен ефект върху Ra. Следователно, при завършване, скоростта на рязане трябва да приеме по-голямата стойност в таблица 1, а скоростта на подаване трябва да приеме по-малката стойност.
Обработката на метални матрични композити с диамант може да бъде сухо рязане или мокро рязане. Въпреки това, поради ниската термична стабилност на диаманта, той ще бъде карбонизиран (т.е. графитизиран) при 700-800 градуса C, което драстично ще намали живота на инструмента. Ако режещата течност се използва за мокро рязане, температурата на рязане може да се намали и животът на инструмента може да се увеличи. Въпреки това, преди инструментът да се среже в детайла, трябва да се налее режещата течност, докато рязането приключи. Режещата течност трябва да се подава непрекъснато, а не на прекъсвания, в противен случай лесно ще доведе до повреда или начупване на инструмента. По същия начин, по време на процеса на рязане е необходимо да се избягва спиране или промяна на количеството на рязане, доколкото е възможно.