Superhartes Werkzeugmaterial bezeichnet superharte Materialien, die als Schneidwerkzeuge verwendet werden können. Derzeit kann man es in zwei Kategorien unterteilen: Diamantschneidmaterial und kubisches Bornitrid. Es gibt fünf Hauptarten neuer Materialien, die bereits angewendet wurden oder sich in der Erprobung befinden.
(1) Natürlicher und künstlicher synthetischer großer Einkristalldiamant
(2) Polydiamant (PCD) und Polydiamant-Verbundklinge (PDC)
(3) CVD-Diamant
(4) Polykristallines kubisches Borammoniak (PCBN)
(5) CVD-Beschichtung mit kubischem Bor-Ammoniak
1. Natürlicher und synthetischer großer Einkristalldiamant
Naturdiamant hat eine gleichmäßige Kristallstruktur ohne innere Korngrenzen, wodurch die Werkzeugschneide theoretisch atomare Glätte und Schärfe erreichen kann und gleichzeitig eine hohe Schneidfähigkeit, hohe Präzision und geringe Schnittkraft aufweist. Die Härte, Verschleißfestigkeit, Korrosionsbeständigkeit und chemische Stabilität von Naturdiamant gewährleisten eine lange Lebensdauer des Werkzeugs, ermöglichen ein langes normales Schneiden und reduzieren den Einfluss des Werkzeugverschleißes auf die Genauigkeit der bearbeiteten Teile. Seine hohe Wärmeleitfähigkeit reduziert die Schneidtemperatur und die thermische Verformung der Teile. Die hervorragenden Eigenschaften von natürlichem, großem Einkristalldiamant erfüllen die meisten Anforderungen an Präzisions- und Ultrapräzisionsschneiden an Werkzeugmaterialien. Trotz seines hohen Preises gilt er als ideales Präzisions- und Ultrapräzisionswerkzeugmaterial und findet breite Anwendung in der Bearbeitung von Kernreaktoren und anderen Hochtechnologieprodukten im Bereich Spiegel, Raketen und Raketen, Computerfestplattensubstrate, Hochpräzisionsbearbeitung von Elektronenbeschleunigern sowie in der Präzisionsbearbeitung von Uhrenteilen, Schmuck, Stiften und Metallverpackungen. Darüber hinaus kann er auch zur Herstellung von Skalpellen für die Augenheilkunde, Gehirnchirurgie, ultradünnen biologischen Klingen und anderen medizinischen Instrumenten verwendet werden. Die aktuelle Entwicklung der Hochtemperatur- und Hochdrucktechnologie ermöglicht die Herstellung von großen Einkristalldiamanten bestimmter Größe. Der Vorteil dieses Diamantwerkzeugmaterials liegt in seiner guten Größe, Form und Leistungskonsistenz, die bei natürlichen Diamantprodukten nicht erreicht wird. Aufgrund der Knappheit und des hohen Preises an großen Naturdiamanten wird sich die Anwendung von synthetischem Werkzeugmaterial mit großen Partikeln aus Einkristalldiamanten in der hochpräzisen Schneidverarbeitung als Ersatz für große natürliche Einkristalldiamanten rasch weiterentwickeln.
2. Polykristalliner Diamant (PKD) und polykristalline Diamant-Verbundklingen (PDC) bieten im Vergleich zu großen Einkristalldiamanten als Werkzeugmaterial folgende Vorteile: (1) Ungeordnete Kornanordnung, isotrope, spaltfreie Oberfläche. Daher unterscheiden sich Festigkeit und Härte der Kristalloberfläche von großen Einkristalldiamanten nicht.
Und die Verschleißfestigkeit ist sehr unterschiedlich und aufgrund der Spaltbarkeit der Oberfläche spröde.
(2) Das PDC-Werkzeugmaterial weist aufgrund seiner Hartmetallmatrix eine hohe Festigkeit und Schlagzähigkeit auf. Der Aufprall führt nur zu kleinen Körnerbrüchen und nicht zu großen Krümelbrüchen wie bei Einkristalldiamanten. Daher können PCD- oder PDC-Werkzeuge nicht nur für Präzisionsschneiden und normale Halbpräzisionsbearbeitung verwendet werden. Sie können auch für eine große Menge an Grobbearbeitung und intermittierender Bearbeitung (wie Fräsen usw.) verwendet werden, was den Anwendungsbereich von Diamantwerkzeugmaterialien erheblich erweitert.
(3) Große PDC-Werkzeugrohlinge können vorbereitet werden, um den Anforderungen großer Bearbeitungswerkzeuge wie Fräsern gerecht zu werden.
(4) Spezifische Formen können angefertigt werden, um den Anforderungen unterschiedlicher Verarbeitungsprozesse gerecht zu werden. Dank verbesserter PDC-Werkzeugblöcke und Verarbeitungstechnologien wie Funkenschneiden und Laserschneiden können Klingenblöcke in Dreieck-, Fischgräten-, Giebel- und anderen Sonderformen bearbeitet und geformt werden. Um den Anforderungen spezieller Schneidwerkzeuge gerecht zu werden, können PDC-Werkzeugblöcke auch als gewickelte, Sandwich- und Rollen-PDC-Werkzeugblöcke ausgeführt werden.
(5) Die Leistung des Produkts kann geplant oder vorhergesagt werden, und das Produkt erhält die notwendigen Eigenschaften, um sich an seinen spezifischen Einsatzzweck anzupassen. Beispielsweise kann die Wahl eines feinkörnigen PDC-Werkzeugmaterials die Kantenqualität des Werkzeugs verbessern; grobkörniges PDC-Werkzeugmaterial kann die Haltbarkeit des Werkzeugs verbessern.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass mit der Entwicklung von PCD- und PDC-Werkzeugmaterialien die Anwendung von PCD- und PDC-Werkzeugen schnell auf viele Fertigungsbereiche ausgeweitet wurde.
In der Industrie wird es häufig in Nichteisenmetallen (Aluminium, Aluminiumlegierungen, Kupfer, Kupferlegierungen, Magnesiumlegierungen, Zinklegierungen usw.), Hartmetall, Keramik, nichtmetallischen Werkstoffen (Kunststoff, Hartgummi, Kohlenstoffstäbe, Holz, Zementprodukte usw.) und Verbundwerkstoffen (wie faserverstärktem Kunststoff CFK, Metallmatrix-Verbundwerkstoff MMC) verwendet. Die Schneidverarbeitung ist insbesondere in der Automobil- und Holzverarbeitungsindustrie zu einer leistungsstarken Alternative zum herkömmlichen Hartmetall geworden.
Veröffentlichungszeit: 27. März 2025
