Это разновидность нового сверхтвердого материала, который создается и исследуется с 1970-х годов. Он формируется при высокой температуре 1400 ℃ и давлении 6 Гпа.

      Поликристаллический алмаз — это не только новый инженерный высокотехнологичный материал, но и новый функциональный материал с высокой выгодой. С развитием современной промышленности, науки и техники поликристаллический алмаз широко используется в современной промышленности, национальной обороне и высокотехнологичных областях благодаря своим превосходным механическим, тепловым, химическим, акустическим, оптическим и электрическим свойствам.

Знакомство с PCD

      Высокая твердость и износостойкость.

      Твердость поликристаллического алмаза составляет до 10 000HV, что делает его одним из самых твердых искусственных материалов в мире. Он намного тверже карбида вольфрама и инженерной керамики. Также поликристаллический алмаз обладает отличной износостойкостью.

      Низкий коэффициент трения

      Коэффициент трения поликристаллического алмаза ниже, чем у других материалов и составляет около 1/2 от показателей карбида вольфрама. Низкий коэффициент трения не только снижает деформацию, но и улучшает силу резания. Также не дает сколов при резании, что уменьшает шероховатость поверхности.

      Высокая теплопроводность

      Поликристаллический алмаз обладает высокой теплопроводностью - лучше, чем у серебра и меди, и намного выше, чем у карбида вольфрама. Таким образом, тепло от резки легко рассеивается, а температура резки эффективно снижается.

      Высокая точность обработки

      Поскольку поликристаллические алмазные инструменты имеют низкий коэффициент теплового расширения и высокий модуль упругости, они долго не деформируются, сохраняя остроту и высокую точность резания. При использовании инструмента PCD для обработки, повышается сила резания и снижается температура. Инструмент работает дольше, поддерживая высокую скорость резания и выдавая хорошую обработанную поверхность.

      Проблемы обработки:

      Высокая твердость и износостойкость материалов PCD затрудняют получение из них различных форм, что серьезно препятствует их популяризации и применению.

Применение PCD

      Инструмент из PCD имеет очень высокую стойкость, в десятки раз большую, чем у инструментов из карбида вольфрама, стабильную точность обработки размеров и дает хорошую шероховатость поверхности заготовки. Основными объектами переработки являются цветные металлы, неметаллические материалы и деревообрабатывающие материалы, содержащие AL2O3, сплавы, керамика, различные композиционные материалы, армированные волокнами и частицами. Сверхточная обработка также может быть выполнена для вышеуказанных материалов. В настоящее время основными являются деревообрабатывающие пилы и ножи из PCD, вставки из PCD, фрезы поршневой серии PCD, фрезы для втулок PCD и т.д.

      Применение в автомобильной промышленности

      На инструменты PCD приходится около 60% применений в автомобильной сфере. Инструменты PCD в основном используются для обработки поршня двигателя, точечного отверстия, блока цилиндров, коробки передач, карбюратора и т.д. Поскольку содержание кремния в этих деталях высокое (более 10%), и большинство из них производятся партиями по конвейерному режиму и требуют высокого срока службы инструментов. Стойкость алмазных инструментов в 10-50 раз выше, чем у твердосплавных. Они обеспечивают стабильность размеров деталей и улучшают скорость резания, эффективность и качество поверхности заготовки.

      Применение в деревообрабатывающей промышленности.

      В последнее время широко используемые панели на древесной основе явно отличаются от традиционной древесины. В некотором смысле синтетические панели представляют собой концепцию синтетической смолы и процесс их обработки отличается от традиционного дерева. В частности, разработка древесных плит, таких как древесноволокнистая плита средней плотности, фанера, древесностружечные плиты и композитные полы, ускорила потребность в сверхтвердых режущих инструментах. Алмазные режущие инструменты постепенно вытесняют на рынке традиционные деревообрабатывающие инструменты.

      Резка печатных плат в электронной промышленности.

      Твердосплавный инструмент имеет малый срок службы, медленную скорость, низкий КПД и низкую точность обработки электрических печатных плат. Многокромочный резак для печатных форм PCD долго не изнашивается, а скорость достигает 1500-2000 м/с.

      Нефтяная, геологическая, буровая промышленность.

      Поликристаллические алмазные геологические буровые долота могут достигать большой проходки (в 4-6 раз выше, чем у шарошечных долот) и высокой скорости бурения (в 2 раза выше, чем у колонковых долот) при низком давлении долота (около 40 кН). Они имеют более высокий уровень безопасности, чем буровая коронка, и могут значительно повысить эффективность бурения и снизить затраты. Буровые долота с PCD обладают выдающимися преимуществами при работе с крупными пластами от мягкой до средней твердости, особенно при дорогостоящем морском бурении, сверхглубоком бурении и бурении скважин малого диаметра.

      Применение в качестве матрицы для волочения проволоки.

      PCD широко используются для производства прутков, проволоки, труб и других прямолинейных материалов, трудно поддающихся обработке. Они используются при волочении стали, меди, вольфрама и т.д. При волочении медных проволок одинакового диаметра срок службы поликристаллического алмазного штампа в 300-500 раз больше, чем у твердосплавного.

      Высокоточная резка жидкокристаллического стекла в электронной промышленности.

      Диски из поликристаллического алмаза в основном используются для высокоточной резки жидкокристаллического стекла в электронной промышленности. Ими также можно резать строительное и автомобильное стекло. Применение PCD в резке стекла дает высокую точность, износостойкость, стабильностью работы и долгим сроком службы.

      Обработка драгоценных и поделочных камней.

      Поликристаллический алмаз значительно повышает эффективность работы по сравнению с некоторыми видами алмазного инструмента. Обработка драгоценных камней — недавно внедренное применение для режущих инструментов из PCD. Это имеет многообещающую перспективу и значительно расширяет рынок поликристаллических алмазов.

Требования и тенденции развития PCD

      Увеличение размера и измельчение зерна, оптимизация качества и гомогенизация. В ранних изделиях из поликристаллического алмаза применялся алмазный порошок размером 50 мкм, но теперь он имеет размер 2 мкм или даже меньше 0,5 мкм, так что точность поликристаллических алмазных инструментов и штампов больше не уступает монокристаллическому алмазу.

      Коэффициент износа PCD все выше и выше. Износостойкость поликристаллического алмаза является важным показателем уровня его качества, который постоянно улучшается.

      Различная форма и структура изделий из PCD. В прошлом изделия из поликристаллического алмаза обычно были в виде пластин или цилиндров. С развитием технологий стало возможно производство сегментов больших размеров, появились треугольные, конические, двускатные, сферические поверхности и другие специальные формы. Чтобы удовлетворить потребности в специальных режущих инструментах, появились также многослойные и рулонные поликристаллы.

      *Текстовые и фото материалы взяты https://www.superabrasivetools.com/