多結晶ダイヤモンドおよび超硬複合インサート (PCD/CC)
PCD/CC は、金属マトリックス複合材の加工に最も広く使用されているダイヤモンドです。 強度と靭性に優れた超硬合金基板の表面に、厚さ {{0}}.5-1 mm の多結晶ダイヤモンド PCD の層を焼結またはプレスすることによって形成されます。 この複合ブレードの曲げ強度は基本的に超硬合金と同じで、作業面の硬度は固体多結晶ダイヤモンド PCD に近く、溶接性が良好で、再研磨が容易で、コストが低いです。低い。 典型的な多結晶ダイヤモンド タングステン カーバイド インサートは、平坦またはシート状であり、その後、インサートの所望の形状およびサイズにレーザー切断されます。 PCD/CC は通常、溶接または機械クランプされ、旋削、穴あけ、フライス加工、打ち抜き、リーマ加工、中ぐり加工、のこぎり加工などのさまざまな切削工具に加工されます。 PCD/CC の性能は、ダイヤモンド粒子のサイズに関連しています。 De Beers は 002、010、025 の種類の PCD インサートを製造しており、平均粒径はそれぞれ 2µm、10µm、25µm です。 粒径が大きいほど、ダイヤモンド体積の凝集が高くなり、耐摩耗性が向上し、工具寿命が長くなりますが、刃先の品質がわずかに悪くなり、高精度の工具を作ることが難しくなります。 反対に、きめの細かい工具は刃先の半径が鈍く (一般に PCD 工具の 1-2)、加工面の品質は良好です。 そのため、多結晶の結晶粒は連続的に微細化され、1酸や0.5酸以下の微細な結晶も存在します。 このため、工具の寿命と加工面の品質を総合的に考慮して、適切なグレードの多結晶ダイヤモンドおよび超硬合金インサートを選択する必要があります。
CVDダイヤモンド
CVD ダイヤモンドは、結合剤を使用せず、低圧で製造された、耐摩耗性の高い純粋なダイヤモンド材料です (<0.1MPa). CVD diamond comes in two forms: CVD thin film coating (CD) and CVD thick film (TFD).
CDは、CVD（化学気相成長）プロセスにより、超硬合金基板（通称K型合金）上に多結晶からなる厚さ50μm未満（通常は10～30μm）のフィルム状のダイヤモンドの層を堆積させることによって形成されます。 . 使用により、CD ダイヤモンド コーティング工具は金属マトリックス複合材料の加工には適していないことがわかっています。これは、複合材料の硬質粒子が工具表面のコーティングを短時間ですり減らす可能性があるためです。
TFD は、最大 3-5 mm の厚さの基板なしのダイヤモンド厚膜を堆積させ、次に厚膜を必要に応じて特定の形状の小片に切断し、それを超硬合金に溶接して形成することです複合ブレードまたはツール。
TFDは総合性能が良く、金属結合がなく、不純物含有量が少なく、純度が100％に近いため、天然ダイヤモンドの異方性の欠点がなく、硬度と熱伝導率がPCDよりも高い、摩擦係数が小さく、化学的安定性が良く、金属マトリックス複合材の性能は非常に優れています。
示されているのは、2 つのダイヤモンド、PCD および TFD を含む 40% SiCP A356MMC の工具摩耗曲線です。 図 2 の試験で使用した切削条件は、切削速度 400m/min、送り速度 0.05mm/r、バックカット量 (切削深さ) 0.5mm、切削油です。 図 2 から、厚膜ダイヤモンド TFD が 40% SiCP 金属マトリックス複合材料の処理に最適であることがわかります。 PCD025 が 2 番目で、PCD002 が最も寿命が短いです。 表 1 は、多結晶ダイヤモンド グレードの SYNDITE 025 インサートを使用して金属マトリックス複合材を加工する場合に、De Beers が推奨する切削パラメータを示しています。 研究は、切削速度の増加と送り速度の減少に伴い、機械加工された表面粗さの値 Ra が減少することを示していますが、バックカット工具の量は Ra に大きな影響を与えません。 したがって仕上げ加工の場合、切削速度は表1の大きい方の値、送り速度は小さい方の値となります。
ダイヤモンドを使用した金属マトリックス複合材の機械加工は、乾式切削または湿式切削で行うことができます。 ただし、ダイヤモンドは熱安定性が低いため、700-800 ℃で炭化 (黒鉛化) し、工具寿命が大幅に短くなります。 切削油剤を湿式切削に使用すると、切削温度を下げることができ、工具寿命を延ばすことができます。 ただし、工具がワークピースに切り込む前に、切削が完了するまで切削液を注ぐ必要があります。 切削液は断続的ではなく、連続的に供給してください。そうしないと、工具が損傷したり、欠けたりする可能性があります。 同様に、切削加工中も、切削量の停止や変更は極力避ける必要があります。