PCD刀具最小刃磨余量的研究

利用扫描电镜观察激光切割与线切割对PCD复合片表面形貌的影响 ,了解不同切割方式对PCD层造成热损伤的特点 ,估计了切割方式对PCD的损伤深度 ,并据此确定其刀具刃磨的最小加工余量。试验结果表明 :激光切割的PCD复合片 ,最小刃磨余量约为 10 μm ;EDM切割的PCD复合片 ,最小刃磨余量约为 15～ 2 0 μm。

PCD复合片热稳定性的灰色关联分析

对三种聚晶金刚石复合片在空气中进行了差热(DTA)和热重(TG)曲线的分析,并采用扫描电镜对高频感应加热的复合片进行了形貌观察。继而结合聚晶金刚石的DTA曲线和SEM照片,确定以DTA曲线的起始氧化温度作为其热穗定性的表征温度。进而基于灰色系统理论,采用灰色关联分析的量化评定方法对影响其热稳定性的两种内在因素进行分析,得出灰关联序,即各因素对热稳定性影响大小的排列顺序。结果表明:粘结剂钴含量要比金刚石原始粒度对复合片热稳定性的影响大。

PCD、PCBN复合片的电火花线切割加工质量

选取几种典型的PCD、PCBN复合片,在慢走丝电火花线切割机床上对其进行了多次加工工艺试验;运用三维表面轮廓仪、超景深三维显微镜对线切割加工后的表面粗糙度、富钴界面层加工质量、刃口加工质量等进行测量。结果表明:超硬颗粒直径大小及含量对加工质量影响较大,PCD、PCBN复合片经多次电火花线切割加工,能够得到较好的加工质量;经WEDM加工后的PCD复合片刃磨量可控制在4～15μm左右,PCBN复合片BNX20刃磨量可控制在10μm以内,而BZN6000则需较大的刃磨量。

钻采业用复合片(PDC)和聚晶(PCD)的最新进展

金刚石复合片(PDC)和聚晶(PCD)是金刚石产品的重要分支。在分析国内外资料基础上,提出提高其产品质量的主要方法,采取各种措施完善PDC性能,探讨了提高钻采业用复合材料工具(PDC、PCD、DEI、TSP)质量的有效途径及前景。

纳秒激光加工PCD表面织构的摩擦磨损行为研究

采用最大功率100 W,脉冲宽度120 ns,重复频率50 MHz的纳秒激光在聚晶金刚石(PCD)复合片表面加工了名义深度分别为50 m、150 m的等边三角形截面槽型织构。采用光学干涉显微镜、光学金相显微镜、扫描电子显微镜、X射线光电子仪等分析表征表面形貌组织;采用球盘式摩擦磨损仪研究了织构对PCD样片的摩擦行为影响。研究结果表明,织构表面的粗糙度随着纳秒激光刻蚀时间增加而增加。纳秒激光织构化导致表面金刚石发生严重石墨化。纳秒激光加工的DG 150槽型织构在2~10 N载荷范围内具有最佳的耐磨性。

合成PCD和PCBN复合片用金属屏蔽杯的选择

结合聚晶金刚石(PCD)和聚晶立方氮化硼(PCBN)复合片的生产实际,总结PCD和PCBN复合片制备过程中使用的金属屏蔽杯材料的选择原则为:(1)具有较高熔点;(2)具备良好的塑性,高压下变形均匀且不发生开裂;(3)对合成腔体具有一定的净化功能;(4)制造方法简单。并详细分析了常用金属杯材料及其组装方式在超高压高温烧结过程中的作用。以期能为超硬材料生产提供有益的帮助与指导。

脱钴深度对PDC残余热应力的影响计算分析

热残余应力是导致聚晶金刚石复合片(polycrystalline diamond compact,PDC)性能下降的重要因素之一。利用ANSYS建立PDC的计算模型,通过“热—结”耦合法计算评估聚晶复合层的脱钴深度对复合片残余热应力的影响规律。脱钴为PDC再造一个新的界面,即脱钴层/未脱钴层之间的界面(命名为第二界面),从而与原有的聚晶复合层/硬质合金之间的界面(第一界面),共同影响PDC的应力分布变化规律,乃至影响PDC的性能。借助有限元计算,可以系统地分析和考察脱钴对PDC热残余应力的影响规律,并确认1613型号PDC的复合层为2 mm、3 mm时的最优化脱钴深度分别为0.6~0.8 mm、1~1.2 mm。

聚晶金刚石复合片的电火花线切割精密加工试验

为了提高聚晶金刚石(PCD)刀具的生产效率,改进加工表面质量并减少刃磨余量,利用慢走丝电火花线切割机床(WEDM)对PCD复合片进行了加工工艺试验。对PCD复合片进行了5次切割,并分别测量了每次加工后的表面粗糙度、富钴界面层凹槽深度及宽度和PCD层刃口加工质量。试验结果表明:PCD复合片经慢走丝线切割多次加工,能够得到较好的表面质量,在众多影响因素中金刚石颗粒大小对加工质量影响较大;其中CTH025型号和CTB010型号的最终表面粗糙度分别为Ra=0.85μm和Ra=0.57μm,富钴界面层凹槽的深度分别为16.3μm和5.7μm,刃口处切口缺陷的尺寸也与金刚石颗粒的尺寸相当。经WEDM加工后的PCD复合片的刃磨余量可控制在4～15μm左右。

聚晶金刚石复合片钎焊基础研究

通过对聚晶金刚石(PCD)复合片的热稳定性研究,总结出其钎焊的安全温度:在空气气氛下,钎焊SYND ITE PCD复合片时,CTB002的钎焊安全温度应低于650℃,CTB010应低于670℃,CTB025应低于720℃。在钎焊安全温度范围内通过四种钎料(编号1#-4#)对硬质合金的润湿性试验,优选出PCD复合片与硬质合金之间实施钎焊的最佳钎料为3#(Ag50%,Cu 15.5%,Zn 15.5%,N i+Co 3%,Cd 16%),其他钎料对硬质合金的润湿性明显低于3#。另外通过分析硬质合金中不同成分(碳化物WC、TiC、TaC、NbC和粘结剂Co)的钎焊性能,总结出钎焊PCD复合片应选用Co含量高的WC基硬质合金。

聚晶金刚石复合片激光切割工艺研究

聚晶金刚石(PCD)复合片因其硬度高、耐磨性好等性能在刀具行业应用广泛,为了探究PCD复合片的激光切割工艺特性,获取最优的切割质量和加工效率,减少磨削余量,采用Nd∶YAG激光器对1.6 mm厚PCD复合片进行切割工艺试验。利用数字显微镜和光学轮廓仪对材料切割表面及断面进行观测分析,系统研究了激光功率、切割速度、脉冲频率及离焦量等工艺参数对切割质量的影响。通过正交试验的直观分析与方差分析对工艺参数进行分析与优化设计,同时探究不同参数下激光能量对材料的作用机理。结果表明:材料表面能量密度的大小决定着激光切割质量,选用激光功率80 W,切割速度80 mm/min,脉冲频率60 Hz,零离焦量的切割参数,获得了切缝宽度为173.10μm,切缝单边锥度为5.90°,表面粗糙度Ra=0.65μm的优良PCD复合片激光切割质量。

聚晶金刚石复合片高频感应钎焊的试验研究

采用部分不等间隙接头设计方案和Ag Cu Zn Cd钎料 ,通过在空气中高频感应加热 (钎焊温度 6 90℃ ) ,成功实现了PCD复合片与 4 5钢刀杆的高强度焊接。根据钎焊试验结果 ,分析了钎料润湿性、钎焊温度。

人造金刚石烧结体的磨料粒度配比研究

金刚石烧结体具有许多优异的物理机械性能。由于金刚石的硬度与弹性模量极高,在烧结时很难发生塑性变形。本文通过理想化模型,得到最佳粒度配比。对按照此配方制做的烧结体进行了磨耗比检测,结果表明磨耗比提高了37.08％。

金刚石聚晶技术与发展

人造金刚石聚晶具有接近金刚石单晶的硬度和耐磨性 ,其韧性、可加工性和价格等方面具有明显优势 ,在加工非铁金属和非金属材料中得到越来越广泛的应用。文章介绍了聚晶金刚石的性能特点、评价指标和检测方法 ,对两种典型的烧结工艺及其技术特点进行了概述 ,通过跟金刚石单晶及其它超硬材料在性能和价格上的比较 ,介绍了在具有比较优势的刀具、磨具和宝石加工方面的应用。提出了加快我国金刚石聚晶产业发展的思路 :PCD产品必须充分发挥现有设备、技术特点并开拓新的应用领域 ,PDC产品必须采用 STCR法 ,并扩大合成腔体、降低成本、提高产品技术含量。

金刚石复合体性能测试方法研究

磨耗比、热稳定性、抗冲击韧性和结合强度是金刚石复合体的主要性能指标。依据现有试验规范和试验装备，仅能实现磨耗比和热稳定性的测试。目前尚不存在较成熟的结合强度和抗冲击韧性测试方法。针对这种情况，较系统地研究了各项主要性能测试的原理，通过充分利用已有试验条件和设备改造，首次实现了对金刚石复合体主要性能的全面测试。

我国复合超硬材料行业发展概况

介绍了我国超硬材料行业中的复合超硬材料领域20年的发展概况,详述了复合超硬材料领域3大类产品:钻探/工程用聚晶金刚石复合片、PCD/PCBN刀具用复合片、聚晶金刚石拉丝模坯,在高速发展期、转型升级期的发展历程,探讨了我国在该领域未来的发展趋势。

浅谈超硬刀具产品工艺标准化工作

本文主要介绍了超硬刀具(PCD/PCBN)产品工艺标准化工作的特点、内容以及开展超硬刀具产品工艺标准化的途径,并着重介绍了超硬刀具复合片制备工艺标准化、焊接工艺标准化及磨削工艺标准化。

PDC的强度检测与电磨工艺研究

介绍了PDC工具制造过程中,如何选择PDC(聚晶金刚石复合片),如何减少刃磨时间。目的是用最简单的方法来判定PDC的优劣,并去掉修电极的时间。方法是用万能试验机测试PDC的抗剪强度,并用多工位石墨仿形电极进行PDC的放电加工。试验结果表明,测试数据与扫描电镜分析一致,放电加工工时降低了40%。因此可以用文章中的方法进行PDC的选材和放电加工。但是不能测试PDC的耐磨性等,也未从本质上加快放电加工效率。

PCD/PCBN复合片激光切割工艺与质量研究

选取几种典型的PCD、PCBN复合片,采用QCW光纤激光对其进行了多次切割工艺试验。运用三坐标测量仪、三维显微镜对激光切割加工后复合片的表面粗糙度、加工质量等进行测量。结果表明,经QCW光纤激光切割后的复合片,切割缝宽均在0.18~0.2 mm左右,崩边尺寸和热影响区域在0.1 mm左右,切割截面粗糙度为Ra 30~50μm。从切割效率上来看,对于1.6mm复合片,QCW光纤激光切割PCD效率可达12~15mm/s,PCBN可达8~10mm/s,而市面上的YAG激光切割效率普遍为1~2mm/s,即在切割质量相同的情况下,QCW光纤激光切割效率是YAG激光的6倍,但QCW光纤激光切割设备价格只比YAG激光设备略贵。因此,采用QCW光纤激光切割PCD和PCBN复合片具有显著的优势。

人造金刚石在木工刀具上的应用及展望

随着金刚石复合片技术和金刚石涂层技术的提升,配以我国强劲的人造金刚石微粒生产能力,聚晶金刚石复合刀片和金刚石涂层刀片全面取代单纯的硬质合金,成为主要的木工刀具材料应该很快就会变成现实,这也是所有木工刀具研究者最应关注和努力的方向。