PCD
的定?/p>
,PCD
是英?/p>
Polycrystalline
diamond
的简?/p>
,
中文直译过来是聚晶金刚石的意?/p>
.
它与单晶金刚石相对应
.
摘自
:
中国机械资讯?/p>
聚晶金刚石(
PCD
)刀具发?/p>
1
.概?/p>
1.1 PCD
刀具的发展
金刚石作为一种超硬刀具材料应用于切削加工已有数百年历史?/p>
在刀具发展历程中?/p>
从十?/p>
世纪末到二十世纪中期,刀具材料以高速钢为主要代表;
1927
年德国首先研制出硬质合金
刀具材料并获得广泛应用?/p>
二十世纪五十年代?/p>
瑞典和美国分别合成出人造金刚石?/p>
切削刀
具从此步入以超硬材料为代表的时期?/p>
二十世纪七十年代?/p>
人们利用高压合成技术合成了?/p>
晶金刚石?/p>
PCD
),解决了天然金刚石数量稀少、价格昂贵的问题,使金刚石刀具的应用
范围扩展到航空、航天、汽车、电子、石材等多个领域?/p>
1.2 PCD
刀具的性能特点
金刚石刀具具有硬度高?/p>
抗压强度高?/p>
导热性及耐磨性好等特性,
可在高速切削中获得很高
的加工精度和加工效率?/p>
金刚石刀具的上述特性是由金刚石晶体状态决定的?/p>
在金刚石晶体
中,
碳原子的四个价电子按四面体结构成键,
每个碳原子与四个相邻原子形成共价键,
进?/p>
组成金刚石结构,
该结构的结合力和方向性很强,
从而使金刚石具有极高硬度?/p>
由于聚晶?/p>
刚石?/p>
PCD
)的结构是取向不一的细晶粒金刚石烧结体,虽然加入了结合剂,其硬度及?/p>
磨性仍低于单晶金刚石?/p>
但由?/p>
PCD
烧结体表现为各向同性,
因此不易沿单一解理面裂开?/p>
PCD
刀具材料的主要性能指标:①
PCD
的硬度可?/p>
8000HV
,为硬质合金?/p>
80
?/p>
120
倍;
?/p>
PCD
的导热系数为
700W/mK
,为硬质合金?/p>
1.5
?/p>
9
倍,甚至高于
PCBN
和铜,因?/p>
PCD
刀具热量传递迅速;?/p>
PCD
的摩擦系数一般仅?/p>
0.1
?/p>
0.3
(硬质合金的摩擦系数?/p>
0.4
?/p>
1
?/p>
?/p>
因此
PCD
刀具可显著减小切削力;
?/p>
PCD
的热膨胀系数仅为
0.9×
10 -6
?/p>
1.18×
10
-6
,仅相当于硬质合金的
1/5
,因?/p>
PCD
刀具热变形小,加工精度高;?/p>
PCD
刀具与有色
金属和非金属材料间的亲和力很小,在加工过程中切屑不易粘结在刀尖上形成积屑瘤?/p>
1.3 PCD
刀具的应用
工业发达国家?/p>
PCD
刀具的研究开展较早,其应用已比较成熟。自
1953
年在瑞典首次?/p>
成人造金刚石以来?/p>
?/p>
PCD
刀具切削性能的研究获得了大量成果?/p>
PCD
刀具的应用范围?/p>
使用量迅速扩大?/p>
目前?/p>
国际上著名的人造金刚石复合片生产商主要有英?/p>
De Beers
公司?/p>
美国
GE
公司?/p>
日本住友电工株式会社等?/p>
据报道,
1995
年一季度仅日本的
PCD
刀具产?/p>
即达
10.7
万把?/p>
PCD
刀具的应用范围已由初期的车削加工向钻削、铣削加工扩展。由日本
一家组织进行的关于超硬刀具的调查表明?/p>
人们选用
PCD
刀具的主要考虑因素是基?/p>
PCD
刀具加工后的表面精度?/p>
尺寸精度及刀具寿命等优势?/p>
金刚石复合片合成技术也得到了较?/p>
发展?/p>
DeBeers
公司已推出了直径
74mm
、层?/p>
0.3mm
的聚晶金刚石复合片?/p>
国内
PCD
刀具市场随着刀具技术水平的发展也不断扩大。目前中国第一汽车集团已有一?/p>
多个
PCD
车刀使用点,许多人造板企业也采?/p>
PCD
刀具进行木制品加工?/p>
PCD
刀具的?/p>
用也进一步推动了对其设计与制造技术的研究?/p>
国内的清华大学?/p>
大连理工大学?/p>
华中理工
大学、吉林工业大学、哈尔滨工业大学等均在积极开展这方面的研究。国内从?/p>
PCD
刀?/p>
研发、生产的有上海舒伯哈特、郑州新亚、南京蓝帜、深圳润祥、成都工具研究所等几十家
单位。目前,
PCD
刀具的加工范围已从传统的金属切削加工扩展到石材加工、木材加工?/p>
金属基复合材料?/p>
玻璃?/p>
工程陶瓷等材料的加工?/p>
通过对近年来
PCD
刀具应用的分析可见?/p>
PCD
刀具主要应用于以下两方面:①难加工有色金属材料的加工:用普通刀具加工难加工