Instrumentum PCD ex cuspide cultri adamantina polycrystallina et matrice carburi per sinterizationem sub alta temperatura et alta pressione constat. Non solum commodis altae duritiei, altae conductivitatis thermalis, coefficientis frictionis humilis, coefficientis expansionis thermalis humilis, parvae affinitatis cum metallo et non-metallo, moduli elastici alti, superficiei nullae fissurae, et isotropiae plene utitur, sed etiam magnam firmitatem mixturae durae considerat.
Stabilitas thermalis, tenacitas ad ictum, et resistentia ad attritionem praecipuae indices perfunctionis PCD sunt. Quia plerumque in ambitu altae temperaturae et magnae tensionis adhibetur, stabilitas thermalis est res gravissima. Studium ostendit stabilitatem thermalem PCD magnum momentum habere in resistentia ad attritionem et tenacitate ad ictum. Data ostendunt cum temperatura supra 750℃ altior est, resistentiam ad attritionem et tenacitatem ad ictum PCD plerumque 5%-10% minui.
Status crystallinus PCD proprietates eius determinat. In microstructura, atomi carbonii vincula covalentia cum quattuor atomis adiacentibus formant, structuram tetrahedricam adipiscuntur, deinde crystallum atomicum formant, quod vim orientationis et ligationis validam, necnon duritiem magnam habet. Indices functionis praecipui PCD sunt hae: ① duritia 8000 HV attingere potest, 8-12 vicibus maior quam carburi; ② conductivitas thermalis 700W/mK est, 1.5-9 vicibus maior, etiam altior quam PCBN et cupri; ③ coefficiens frictionis plerumque tantum 0.1-0.3 est, multo minor quam 0.4-1 carburi, vim secandi significanter minuens; ④ coefficiens expansionis thermalis tantum 0.9x10⁻⁶ = 1.18x10⁻⁶, 1/5 carburi est, quod deformationem thermalem reducere et accuratiam processus augere potest; ⑤ materiae non-metallicae minus affinitatis ad nodulos formandos habent.
Nitridum boricum cubicum validam resistentiam oxidationis habet et materias ferrum continentes tractare potest, sed duritia minor est quam adamante monocrystallino, celeritas processus tarda est et efficacia humilis. Adamas monocrystallinus duritiam magnam habet, sed tenacitas insufficiens. Anisotropia facilem reddit dissociationem secundum superficiem (111) sub impetu vi externa, et efficacia processus limitata est. PCD est polymerum synthesizatum per particulas adamantinas micron magnitudinis certis modis. Natura chaotica accumulationis particularum inordinatae ad naturam isotropicam macroscopicam ducit, et nulla est superficies directionalis et scissoriae in robore tensile. Comparatum cum adamante monocrystallino, limes granorum PCD efficaciter anisotropiam minuit et proprietates mechanicas optimizat.
1. Principia designandi instrumentorum secantium PCD
(1) Rationabilis selectio magnitudinis particularum PCD
Theoretice, PCD grana refinare conari debet, et additivorum distributio inter producta quam uniformissima esse debet ut anisotropiam superet. Electio magnitudinis particularum PCD etiam cum condicionibus processus refertur. Generaliter, PCD magnae firmitatis, bonae tenacitatis, bonae resistentiae ad ictus, et grano tenui ad perficiendum vel super-perficiendum adhiberi potest, et PCD grani crassi ad generalem machinationem rudis adhiberi potest. Magnitudo particularum PCD facultatem attritionis instrumenti significanter afficere potest. Litterae pertinentes indicant cum granum materiae rudis magnum est, resistentiam attritionis gradatim crescere cum decremento magnitudinis grani, sed cum magnitudo grani valde parva est, hanc regulam non applicari.
Experimenta similia quattuor pulveres adamantinos cum magnitudinibus particularum mediis 10 µm, 5 µm, 2 µm et 1 µm delegerunt, et conclusum est: ① Cum magnitudine particularum materiae rudis decrescit, Co aequabilius diffunditur; cum magnitudine ② decrescit, resistentia attritionis et resistentia caloris PCD gradatim decreverunt.
(2) Rationabilis electio formae oris laminae et crassitudinis laminae
Forma oris laminae quattuor praecipue structuras habet: acutum inversum, circulum obtusum, circulum obtusum compositum acutum inversum, et angulum acutum. Structura angularis acuta aciem acutam reddit, celeritas sectionis magna est, vim sectionis et lampas significanter minuere potest, qualitatem superficiei producti emendare, aptior est ad mixturas aluminii silicii humilis et alias duritiae humilis, uniformiter poliendos metallorum non-ferreorum. Structura rotunda obtusa os laminae passivare potest, angulum R formans, frangendum laminam efficaciter prohibens, apta ad tractandum mixturas aluminii silicii medii/alti. In quibusdam casibus specialibus, ut profunditas sectionis parva et parva alimentatio cultri, structura rotunda obtusa praefertur. Structura acuti inversi aciem et angulos augere potest, laminam stabilire, sed simul pressionem et resistentiam sectionis augebit, aptior est ad secandum mixturas aluminii silicii altae sub pondere gravi.
Ad faciliorem processum EDM, plerumque tenuem laminam PDC (0.3-1.0 mm) elige, una cum strato carburi, crassitudine tota instrumenti circiter 28 mm. Stratum carburi non nimis crassum esse debet, ne stratificatio a differentia tensionis inter superficies iunctas oriatur.
2, processus fabricationis instrumentorum PCD
Processus fabricationis instrumenti PCD directe facultatem secandi et vitam utilem instrumenti determinat, quae est clavis ad applicationem et progressionem eius. Processus fabricationis instrumenti PCD in Figura 5 ostenditur.
(1) Fabricatio tabularum compositarum PCD (PCD)
① Processus fabricationis PDC
PDC plerumque ex pulvere adamantino naturali vel synthetico et agente ligante sub alta temperatura (1000-2000℃) et alta pressione (5-10 atm) constat. Agens ligans pontem ligantem cum TiC, Sic, Fe, Co, Ni, etc., ut componentibus principalibus, format, et crystallus adamantinus in sceleton pontis ligantis sub forma vinculi covalentis inseritur. PDC plerumque in discos diametro et crassitudine fixa fabricatur, et deteritur et politur aliisque curationibus physicis et chemicis correspondentibus subiicitur. In essentia, forma idealis PDC proprietates physicas excellentes adamantini monocrystallini quam maxime retinere debet, ergo additiva in corpore sinterizando quam minima esse debent, simulque combinationem vinculi particularum DD quam maximam reducere.
② Classificatio et selectio ligantium
Ligamen est factor gravissimus qui stabilitatem thermalem instrumenti PCD afficit, quod directe eius duritiem, resistentiam detritionis et stabilitatem thermalem afficit. Methodi communes ligationis PCD sunt: ferrum, cobaltum, nickel et alia metalla transitionis. Pulvis mixtus Co et W ut agens ligationis adhibitus est, et efficacia completa PCD sinterandi optima fuit cum pressio synthesis 5.5 GPa erat, temperatura sinterandi 1450℃ et insulatio 4 min. SiC, TiC, WC, TiB2, et aliae materiae ceramicae. Stabilitas thermalis SiC melior est quam Co, sed duritia et tenacitas fracturae relative humiles sunt. Reductio magnitudinis materiae rudis apta duritiem et tenacitatem PCD augere potest. Nullum glutinum, graphite vel aliis fontibus carbonis in temperatura altissima et pressione alta in adamantum polymericum nanoscalare (NPD) combustis. Usus graphite ut praecursor ad NPD praeparandum est condicionibus difficillimis, sed NPD syntheticum maximam duritiem et optimas proprietates mechanicas habet.
Selectio et moderatio granorum ③
Materia prima pulveris adamantini factor clavis est qui efficaciam PCD afficit. Praetractatio pulveris adamantini microscopici, additio parvae quantitatis substantiarum quae incrementum particularum adamantinorum abnormalem impediunt, et electio rationabilis additivorum sinterationis incrementum particularum adamantinorum abnormalium inhibere potest.
NPD altae puritatis cum structura uniformi anisotropiam efficaciter eliminare et proprietates mechanicas ulterius emendare potest. Pulvis praecursoris nanographiti, methodo triturae globulorum altae energiae praeparatus, adhibitus est ad oxygenii contentum moderandum in prae-sinterizatione altae temperaturae, transformans graphitum in adamantum sub 18 GPa et 2100-2300℃, lamellas et NPD granulares generans, et duritia aucta cum crassitudine lamellarum decrescente.
④ Curatio chemica tarda
Eadem temperatura (200°℃) et tempore (20h), effectus remotionis cobalti acidi Lewis-FeCl3 significanter melior erat quam effectus aquae, et optima proportio HCl erat 10-15g/100ml. Stabilitas thermalis PCD augetur cum profunditas remotionis cobalti crescit. Pro PCD granorum crassorum accretione, tractatio acido forti Co omnino removere potest, sed magnum momentum in effectu polymeri habet; addito TiC et WC structuram polycrystallinam syntheticam mutatur et coniuncta cum tractatione acido forti stabilitatem PCD auget. In praesenti, processus praeparationis materiarum PCD melior fit, tenacitas producti bona est, anisotropia valde emendata est, productio commercialis effecta est, industriae conexae celeriter evolvuntur.
(2) Processus laminae PCD
① processus secandi
PCD magnam duritiem, bonam resistentiam attritionis, et processum secandi valde difficilem habet.
② processus soldadurae
PDC et corpus cultri per prehensionem mechanicam, nexum, et brasaturam. Brasatura est premere PDC in matricem carburi, inter quas brasatura vacuo, brasatura diffusionis vacuo, brasatura calefactionis inductionis altae frequentiae, brasatura laser, et cetera. Brasatura calefactionis inductionis altae frequentiae sumptus humilis et reditus magnus habet, et late in usu est. Qualitas brasaturae pendet a fluxu, mixtura ferraria, et temperatura ferrariae. Temperatura ferrariae (plerumque inferior quam 700°℃) maximum momentum habet; temperatura nimis alta facile graphitationem PCD efficit, vel etiam "nimia combustione", quae directe effectum ferrariae afficit, et temperatura nimis humilis ad vim ferrariae insufficientem ducet. Temperatura ferrariae regi potest tempore insulationis et profunditate ruboris PCD.
③ processus laminae triturandae
Processus abrasionis instrumentorum PCD clavis est processus fabricationis. Generaliter, valor maximus laminae et laminae intra 5 µm est, radius autem arcus intra 4 µm; superficies secans anterior et posterior certum aspectum superficiale praebent, atque etiam superficiem secans anteriorem Ra ad 0.01 μm reducunt ut requisitis speculi satisfaciant, ita ut fragmenta per superficiem anteriorem cultri fluant et haerere prohibeantur.
Processus triturationis laminarum comprehendit trituram mechanicam laminarum adamantium, trituram laminarum scintilla electrica (EDG), trituram laminarum electrolyticam per polituram rotae abrasivae superdurae ligaminis metallici (ELID), et machinationem triturationis laminarum compositarum. Inter has, tritura mechanica laminarum adamantium est maturissima et latissime adhibita.
Experimenta conexa: ① mola abrasiva granularum crassarum ad gravem laminae collapsum ducet, et magnitudo particularum molae abrasivae minuetur, et qualitas laminae melior fit; magnitudo particularum ② molae abrasivae arcte coniuncta est cum qualitate laminae instrumentorum PCD granularum tenuium vel particularum subtilium, sed effectum limitatum habet in instrumenta PCD granularum crassarum.
Investigationes pertinentes, sive domi sive in terris externis, praecipue in mechanismum et processum abrasionis laminarum versantur. In hoc mechanismo, remotio thermochemica et remotio mechanica praevalent, remotio autem fragilitatis et remotio lassitudinis relative parvae sunt. In abrasione, secundum firmitatem et resistentiam caloris variorum ligantium rotarum abrasivarum adamantinarum, celeritas et frequentia oscillationis rotae abrasivae, quantum fieri potest, augentur, fragilitas et remotio lassitudinis vitantur, proportio remotionis thermochemicae augeatur, et asperitas superficiei minuatur. Asperitas superficiei abrasionis siccae humilis est, sed propter temperaturam processus altam, superficies instrumenti facile uretur.
In processu abrasionis laminarum, haec attendenda sunt: ① rationabilia parametra processus abrasionis laminarum eligenda sunt, quae qualitatem oris aciem excellentiorem et superficiem anteriorem et posteriorem laminae meliorem reddere possunt. Attamen, etiam vim abrasionis magnam, iacturam magnam, efficientiam abrasionis humilem, et sumptum magnum consideranda sunt; ② rationabilia qualitatem rotae abrasivae eligenda est, incluso genere glutinis, magnitudine particularum, concentratione, glutine, et politura rotae abrasivae; cum rationabilibus condicionibus abrasionis laminarum siccis et humidis, anguli anteriores et posteriores instrumenti, valoris passivationis cuspidis cultri, et alios parametros optimizare possunt, simul qualitatem superficiei instrumenti emendantes.
Molae abrasivae adamantinae cum ligaminibus diversis proprietates, diversosque mechanismos et effectus abrasionis habent. Rota abrasiva adamantina cum resina mollis est, particulae abrasivae facile praemature decidunt, resistentiam caloris non habet, superficies facile calore deformatur, superficies abrasiva notas detritionis habet, asperitas magna est; Rota abrasiva adamantina cum resina per trituram et contundentiam acuta manet, bona formabilitas et superficies superficiei abrasivae humilis est, maior efficacia est. Attamen facultas particularum abrasivarum auto-acutionem malam facit, et acies secans facile rimam impactus relinquit, grave damnum marginale efficiens. Rota abrasiva adamantina cum ligaminibus ceramicis moderatam vim habet, bonam auto-excitationem, plures poros internos, pulveris remotionem et dissipationem caloris favet, variis refrigerantibus accommodari potest, temperatura abrasionis humilis est, mola abrasiva minus detrita est, bona formae retinet, accuratio maxima efficientia est. Attamen corpus abrasivae adamantinae et ligaminis ad formationem fovearum in superficie instrumenti ducit. Adhibeatur secundum materias processus, efficaciam abrasionis comprehensivam, durabilitatem abrasivam, et qualitatem superficiei materiae.
Investigatio de efficacia triturae imprimis in melioratione productivitatis et moderatione sumptuum versatur. Generaliter, celeritas triturae Q (ablatio PCD per unitatem temporis) et proportio attritionis G (proportio ablationis PCD ad iacturam rotae triturae) ut criteria aestimationis adhibentur.
Eruditus Germanicus KENTER instrumentum PCD sub pressione constanti terebat, haec experimenta: 1) celeritatem molae trituratoriae auget, magnitudinem particularum PDC et concentrationem refrigerantis auget, ita ut celeritas trituratoria et proportio detritionis minuantur; 2) magnitudinem particularum trituratoriam auget, pressionem constantem auget, concentrationem adamantis in mola trituratoria auget, ita ut celeritas trituratoria et proportio detritionis augeantur; 3) genus glutinis differat, ita ut celeritas trituratoria et proportio detritionis differant. KENTER Processus triturationis laminae PCD instrumenti systematice investigatus est, sed influxus processus triturationis laminae non systematice analysatus est.
3. Usus et defectus instrumentorum secantium PCD
(1) Selectio parametrorum secandi instrumenti
Initio temporis instrumenti PCD, os acutum paulatim passificatum est, et qualitas superficiei machinationis melior facta est. Passivatio efficaciter hiatus et minimas bavas a tritura laminae allatas removere potest, qualitatem superficiei aciei secantis emendare, et simul radium circularem aciei formare ad superficiem processam comprimendam et reparandam, ita qualitatem superficiei materiae emendans.
Instrumenti PCD superficiem fresandi ex mixtura aluminii sunt; celeritas sectionis plerumque 4000m/min est, foramina plerumque 800m/min. Metallorum non-ferrorum altae elasticitatis-plasticorum celeritatem conversionis maiorem (300-1000m/min) adhibere debet. Volumen progressionis plerumque inter 0.08-0.15mm/r commendatur. Volumen progressionis nimis magnum, vis sectionis aucta, area geometrica residua superficiei materiae aucta; volumen progressionis nimis parvum, calor sectionis auctus, detritio aucta. Profunditas sectionis crescit, vis sectionis crescit, calor sectionis crescit, vita decrescit. Nimia profunditas sectionis facile collapsum laminae causare potest; profunditas sectionis parva ad duritiem machinationis, detritionem, et etiam collapsum laminae ducet.
(2) Forma induendi
In tractatione materiae instrumenti, propter frictionem, temperaturam altam, aliasque causas, detritio inevitabilis est. Detritio instrumenti adamantini tribus gradibus constat: initiali gradu detritionis rapidi (etiam gradu transitionis appellato), gradu stabili cum gradu detritionis constanti, et subsequenti gradu detritionis rapidi. Gradus detritionis rapidi indicat instrumentum non operari et iterum poliendum esse. Formae detritionis instrumentorum secantium includunt detritionem glutinis (detritionem soldadurae frigidae), detritionem diffusionis, detritionem abrasivam, detritionem oxidationis, et cetera.
Dissimilia instrumentis traditis, forma detritionis instrumentorum PCD est detritio glutinis, detritio diffusionis, et laesio strati polycrystallini. Inter has, laesio strati polycrystallini causa principalis est, quae manifestatur ut levis collapsus laminae ab impactu externo vel amissio glutinis in PDC causata, rimam formans, quae ad damnum physico-mechanicam pertinet, quae ad reductionem praecisionis processus et ad detrimentum partium secandarum ducere potest. Magnitudo particularum PCD, forma laminae, angulus laminae, materia partis secandae et parametri processus robur laminae et vim secandi afficiunt, et deinde laesionem strati polycrystallini causant. In praxi machinali, magnitudo particularum materiae rudis, parametri instrumenti et parametri processus apti secundum condiciones processus eligendi sunt.
4. Progressus instrumentorum secantium PCD
In praesenti, usus instrumentorum PCD a tornatione tradita ad perforationem, fresaturam, et sectionem celerem amplificatus est, et late domi et foris adhibitus est. Celeris progressus vehiculorum electricorum non solum industriae autocineticae traditae momentum attulit, sed etiam industriae instrumentorum provocationes inauditas attulit, industriam instrumentorum ad optimizationem et innovationem accelerandam incitans.
Lata applicatio instrumentorum secandi PCD investigationem atque progressionem instrumentorum secandi profundius auxit et promovit. Cum investigatio profundior fiat, specificationes PDC minores et minores fiunt, qualitatis grani refinationis optimizatio, uniformitas effectuum, celeritas triturationis et proportio detritionis altiores et altiores sunt, formae et structurae diversificatio. Directiones investigationis instrumentorum PCD includunt: ① investigationem et progressionem tenuium stratarum PCD; ② investigationem et progressionem novorum materialium instrumentorum PCD; ③ investigationem ad meliorem soldaduram instrumentorum PCD et ulterius sumptus reducendos; ④ investigationem processum triturationis laminarum instrumentorum PCD emendat ad efficientiam augendam; ⑤ investigationem parametros instrumentorum PCD optimizat et instrumenta secundum condiciones locales adhibet; ⑥ investigationem parametros secandi secundum materias tractatas rationaliter deligit.
brevis summarius
(1) Efficacitas secandi instrumentorum PCD, penuriam multorum instrumentorum carburi compensat; simul pretium multo inferius est quam instrumentum adamantum monocrystallinum, quod in sectione moderna instrumentum promittit;
(2) Secundum genus et effectum materiarum tractatarum, delectus rationabilis magnitudinis particularum et parametrorum instrumentorum PCD, quod est praemissa fabricationis et usus instrumentorum,
(3) Materia PCD magnam duritiam habet, quae optima est ad cultros secandos, sed etiam difficultatem in fabricatione instrumentorum secantium affert. In fabricatione, difficultatem processus et necessitates processus diligenter considerandae sunt, ut optima pretii efficacia consequantur;
(4) In regione cultrorum, ubi materiae PCD tractantur, parametros sectionis rationabiliter eligere debemus, secundum qualitatem producti, quantum fieri potest, ut vita utilis instrumenti extenderetur, quo aequilibrium inter vitam instrumenti, efficientiam productionis, et qualitatem producti obtineatur;
(5) Novas materias instrumentorum PCD investigare et evolvere ad incommoda innata superanda.
Hic articulus ex fonte sumptus est "rete materiae superdurae"
Tempus publicationis: XXV Martii, MMXXXV
