Material de ferramenta superduro refere-se ao material superduro que pode ser usado como ferramenta de corte. Atualmente, pode ser dividido em duas categorias: material de ferramenta de corte de diamante e material de ferramenta de corte de nitreto cúbico de boro. Existem cinco variedades principais de novos materiais que foram aplicados ou estão em teste.
(1) Diamante monocristalino grande sintético natural e artificial
(2) Lâmina de polidiamante (PCD) e lâmina composta de polidiamante (PDC)
(3) Diamante CVD
(4) Amônia cúbica de boro policristalino; (PCBN)
(5) Revestimento de amônia boro cúbica CVD
1, diamante monocristal grande natural e sintético
O diamante natural possui uma estrutura cristalina uniforme, sem contorno de grão interno, permitindo que a aresta da ferramenta atinja teoricamente a lisura e a nitidez atômicas, com forte capacidade de corte, alta precisão e baixa força de corte. A dureza, a resistência ao desgaste, à corrosão e a estabilidade química do diamante natural garantem uma longa vida útil da ferramenta, garantindo um corte normal e prolongado, reduzindo o impacto do desgaste na precisão das peças processadas. Sua alta condutividade térmica reduz a temperatura de corte e a deformação térmica das peças. As características finas do diamante natural monocristalino de grandes dimensões atendem à maioria dos requisitos de corte de precisão e ultraprecisão para materiais de ferramentas. Embora seu preço seja alto, ainda é reconhecido como o material ideal para ferramentas de precisão e ultraprecisão, podendo ser amplamente utilizado no processamento de reatores nucleares e outras tecnologias de ponta nas áreas de espelhos, mísseis e foguetes, substratos de disco rígido de computador, usinagem de superprecisão com aceleradores de elétrons, e peças tradicionais de relógios, joias, canetas, processamento de precisão para decoração de embalagens metálicas, etc. Além disso, também pode ser usado na fabricação de bisturi para oftalmologia, cirurgia cerebral, lâminas biológicas ultrafinas e outras ferramentas médicas. O desenvolvimento atual da tecnologia de alta temperatura e alta pressão torna possível a preparação de um grande diamante monocristalino com um determinado tamanho. A vantagem deste material para ferramentas diamantadas é seu bom tamanho, formato e desempenho de consistência, o que não é alcançado em produtos de diamante natural. Devido à escassez de fornecimento de diamantes naturais de grande porte e ao alto preço, o material sintético para ferramentas diamantadas monocristais de partículas grandes no processamento de corte de ultraprecisão como um substituto natural para o diamante monocristalino de partículas grandes, sua aplicação será rapidamente desenvolvida.
2. Comparado ao diamante monocristal grande como material de ferramenta, o diamante policristal (PCD) e a lâmina composta de diamante policristal (PDC) apresentam as seguintes vantagens: (1) arranjo de grãos desordenado, isotrópico e sem superfície de clivagem. Portanto, não se assemelha ao diamante monocristal grande em diferentes resistências e durezas da superfície do cristal.
E a resistência ao desgaste é muito diferente, e por causa da existência da superfície de clivagem, ela é quebradiça.
(2) Possui alta resistência, especialmente o material da ferramenta PDC devido ao suporte da matriz de carboneto, e alta resistência ao impacto. O impacto produzirá apenas pequenas quebras de grãos, ao contrário do colapso grande do diamante monocristalino. Portanto, as ferramentas PCD ou PDC podem ser usadas não apenas para corte de precisão e usinagem de meia precisão comum, mas também para uma grande quantidade de usinagem de desbaste e processamento intermitente (como fresamento, etc.), o que expande significativamente a gama de uso de materiais para ferramentas diamantadas.
(3) Grandes peças em bruto de ferramentas PDC podem ser preparadas para atender às necessidades de grandes ferramentas de usinagem, como fresas.
(4) Formatos específicos podem ser produzidos para atender às necessidades de diferentes processamentos. Devido ao aprimoramento das tecnologias de processamento e faísca elétrica, como corte a laser e faísca elétrica, é possível processar e conformar tarugos de lâminas triangulares, espinha de peixe, empenas e outros formatos especiais. Para atender às necessidades de ferramentas de corte especiais, também é possível conceber tarugos de PDC enrolados, sanduíche e laminados.
(5) O desempenho do produto pode ser projetado ou previsto, e o produto recebe as características necessárias para se adaptar ao seu uso específico. Por exemplo, a seleção de material de ferramenta PDC de granulação fina pode melhorar a qualidade da aresta da ferramenta; o material de ferramenta PDC de granulação grossa pode aumentar a durabilidade da ferramenta.
Em conclusão, com o desenvolvimento de materiais de ferramentas PCD e PDC, a aplicação de ferramentas PCD e PDC foi rapidamente expandida para muitas indústrias.
A indústria é amplamente utilizada em metais não ferrosos (alumínio, liga de alumínio, cobre, liga de cobre, liga de magnésio, liga de zinco, etc.), carboneto, cerâmica, materiais não metálicos (plástico, borracha dura, barras de carbono, madeira, produtos de cimento, etc.), materiais compostos (como plástico reforçado com fibra CFRP, MMCs compostos de matriz metálica), processamento de corte, especialmente na indústria automobilística e de processamento de madeira, tornou-se uma alternativa de alto desempenho ao carboneto tradicional.
Horário da publicação: 27/03/2025
