正文 第六章 工具陶瓷(二)(2 / 3)

列出某些熱壓金剛石鑽頭的胎體成份。

火花燒結時間短,對金剛石的損害小,鑽頭質量較好。金剛石硬質合金複合體鑽頭,依靠剪切作用而不是壓力作用鑽進岩石,因此,進尺快、精度高。裝有金剛石硬質合金複合體的鑽頭在石油、煤炭的鑽進中已取得良好的效果這種鑽頭適合於鑽進軟至中硬地層,例如,表土層、泥炭岩、軟頁岩、鹽岩、粘土岩、石炭岩、煤田等。同硬質合金牙輪鑽頭比較。

天然單晶金剛石刀具硬度高、刀尖鋒利,與工件的親和力小,摩擦係數小。天然單晶金剛石刀具可以進行超精密加工,易達到鏡麵光潔度。超精密加工在儀表、計算機、加速器、航空、宇航產品中的應用很廣。例如,磁存儲器、顯像管、光學透鏡和激光用金屬鏡等,寸精度高,誤差要求不超過0.1微米,光潔深度要求為0.001微米。而當切削深度為0.1微米時,由於尺寸效應,被加工材料的強度將接近無缺陷材料的理論強度。隻有硬度、刀尖鋒利的天然單晶金剛孖刀具才能勝任這種超精密加工。

天然單晶金剛石的缺點是易碎裂、困難和價格高。金剛石單晶易沿解理麵裂開。單晶的性質各向異性,在不同的晶麵上原子密度、硬度、強度各不相同。金剛石晶麵上的原子密度比為:

以上晶麵的硬度大小順序為:

在同一晶麵上,不同晶向的硬度和耐磨性的差別也很大。因此,在製造單晶金剛石刀具時,刀麵和刀刃的設計,研磨方向的選擇是很重要的。

燒結金剛石多晶體,由取向不一的無數細晶粒組成,克服了單晶體易裂碎、各向異性的缺點:

在金剛石硬質合金複合體中,兩層材料性能的匹配,硬質合金和金剛石的彈性模量接近,硬質合金又具有一定的韌性,硬質合金基底層的剛性支撐作用,使金剛石耐磨層的高硬度、耐磨性和複合體的整體強度得到充分的發揮。燒結金剛石保留金剛石的高導熱性。

金剛石刀具的缺點是熱穩定性差,直至金剛石消耗完畢。在真空中。

金剛石很易與元素發生反應。金剛石切削鋼鐵時,金剛石(碳)向鐵中擴散,溶於鐵、並發現的存在。因此,金剛石刀具不適於加工鐵、鎳基合金,隻宜於加工對不活潑的有色金屬和非金屬。刀具的焊接溫度不宜超過700度。

金剛石硬質合金複合體製成圓片狀,直徑不等。最近已製大型的合體、三明治型或異形複合體。圓片釔合體可直接用於切削,也可用激光成電火花法切割成扇形、三角形或長方形,製成機夾刀具或焊接刀具使用。

金剛石刀具可以加工銅及銅合金,鋅及鑄造合金,鋁及鋁合金,鎂和鎂合金,硬質合金,矽鋁合金、夾雲母紫銅,粉末冶金鉛青銅等。製造發動機活塞的稀土矽鋁合金含矽18~23有大量硬質點,硬度很高,其他刀具很難加工,使用金剛石刀具加工,一把刀可加工500個活塞,總切削路程115.4千米,壽命為硬質合金刀的200倍,效率提高1.6倍。

金剛石刀具適於加工非金屬,硬紙板、膠木、硬膠皮、陶瓷、玻璃、石棉、耐火材料、耐磨石墨、石棉水泥、碳纖維複合材料、硼纖維增強塑料、玻璃鋼、氧化矽陶瓷和木材等。碳、棚纖維材料和玻璃鐦等,纖維強度高,具有磨粒作川,材料各卯異性,導熱性差,很難加X。硬質合金刀具加工玻璃鋼有幾百米,而金剛石刀達幾萬米,切削速度提高3倍。加工碳纖維環氧樹脂,金剛石刀具為硬質合金刀具的10倍。缺近,加工木材的金剛石刀具用量大幅度增長。

除了車刀、金剛石還製成銑刀、鉸刀和麻花鑽等多刀具。燒結金剛石刀具可進行斷續切削。

金剛石磨具

用結合劑把金剛石磨粒粘結起來,用於磨削、研磨和拋光的工具,統稱為金剛石磨孔,包括砂輪、油石、砂瓦、磨頭、砂布砂紙和研磨膏等。金剛石也屬平形砂輪。

金剛石磨具約占金剛石消耗量的2/3.廣泛用於陶瓷、玻璃、石料、混凝土、寶石、瑪瑙、半導體的切割、磨削加工。現在,金剛石磨具也用於鋼和鑄鐵的磨削加工。60年代末,美國金剛石磨具的總產值開始超過傳統磨具。,金剛石磨具中最大一類是砂輪。其磨削能力比碳化矽砂輪高10000倍。金剛石砂輪的結構如圖6-19所示。金剛石砂輪有樹脂粘結、陶瓷粘結、金屬粘結和電鍍砂輪幾種。樹脂粘結砂輪主要用於硬質合金的磨削。金域粘結砂輪一般采用銅合金結合劑,冷茁燒結法製備,主要用於陶瓷、玻璃、石材、混凝土、半導體的切割加工。

金剛鋸片的發很快,會剛石消耗量已接近砂輪。小型公鋸,可以鋼基體同胎體粉末(含金剛石)一起熱壓的方法來製造。大型金剛石鋸片,先熱壓好鋸齒,後用高頰焊接法將鋸齒焊在鋼基體上。銅合金是常用的鋸片材料。花崗石切割鋸片采用高鈷高強度金剛石來製造。

石材加工用金剛石鋸片有圓鋸片、排鋸、帶鋸和鋸等。直徑2~3.6米的大圓鋸用於荒料的切割,直徑30~2000毫米的圓鋸用於板材的切割和開槽。金剛石排鋸是矩形框架內平行安裝20~90根鋸片,往複運動進行切割。同砂鋸比較。金剛石排鋸加工的石材表麵質量好,加工效率高。金剛石繩鋸用於荒料開采。

金剛石鋸片還用於建築材料、耐火材料、玻璃鋼的切割,例如混凝土預製件、石棉水泥板、石眘板等。同碳化矽砂輪比較,切割耐火材料效率提高74倍,壽命提高18倍,加工費和材料損耗費各下降一半。金剛石可用於建築工程,例如,盤鋸切割混凝土路麵,開挖電纜溝,修補路麵,用裝有鋸片的滾輪,在飛機場跑道和公路路麵加工防滑紋等。