Как делают алмаз для режущего инструмента и почему он служит дольше твёрдого сплава
Алмазные фрезы и пилы применяют при обработке МДФ, ЛДСП, HPL и других материалов мебельного производства. Их режущие элементы изготавливают из поликристаллического алмаза - PCD. Это материал из множества связанных алмазных зёрен, который позволяет получить износостойкую режущую кромку.
Чтобы превратить исходный углерод в рабочий зуб фрезы, нужно пройти несколько производственных этапов.
От углерода к алмазным зёрнам
Один из промышленных способов получения синтетического алмаза: высокое давление и высокая температура. Исходным материалом служит углерод, например графит. В специальных установках при участии металлического катализатора создают условия, в которых формируются алмазные кристаллы.
Полученные кристаллы подготавливают и сортируют. Для изготовления режущего материала используют алмазные зёрна с заданными характеристиками.
Как получают PCD пластину
Следующий этап - изготовление поликристаллического алмаза. Подготовленные алмазные зёрна размещают на твердосплавной подложке и спекают при высоких давлении и температуре.
Давление составляет не менее 5 ГПа - около 50 000 бар, а температура достигает 1400 -1500 °C. Конкретные параметры зависят от технологии изготовления материала.
При спекании кобальт способствует образованию связей между алмазными зёрнами. В распространённой конструкции он проникает в алмазный слой из твердосплавной подложки. В результате получается прочная заготовка: сверху - рабочий слой PCD, снизу - несущая основа из твёрдого сплава.
Как пластина становится режущим инструментом
Из PCD заготовки вырезают сегменты нужной формы. Для этого применяют электроэрозионную или лазерную резку. Затем режущие элементы припаивают к подготовленному корпусу инструмента.
После пайки формируют профиль и режущие кромки. В деревообработке для обработки PCD широко применяется электроэрозия. Готовый инструмент проходит контроль перед использованием.
Таким образом, свойства готовой фрезы зависят от всей цепочки изготовления: качества PCD, конструкции корпуса, пайки и точности обработки режущей части.
Зачем нужны разные размеры алмазного зерна
Размер зерна влияет на свойства режущего материала. Мелкозернистый PCD позволяет формировать тонкую кромку. Другие марки ориентированы на повышенную износостойкость при обработке абразивных материалов. Существуют и составы, сочетающие зёрна разных размеров.
Поэтому марку алмаза выбирают под конкретную задачу: учитывают материал заготовки, характер нагрузки и требования к поверхности. Для разных условий нужны разные сочетания износостойкости и сопротивления скалыванию.
Преимущества алмаза перед твёрдым сплавом
Главное преимущество PCD при обработке абразивных плитных материалов - высокая стойкость к износу. Для производства это даёт несколько результатов:
-
Больше работы между заточками. Инструмент дольше сохраняет работоспособную режущую кромку.
-
Меньше остановок оборудования. Реже требуется снимать инструмент, отправлять его в сервис и устанавливать замену.
-
Более длительное сохранение качества обработки. Медленнее изнашивающаяся кромка помогает поддерживать стабильный результат.
-
Возможность снизить стоимость обработки. Более высокая цена покупки может окупаться ресурсом и сокращением простоев.
Точный выигрыш оценивают на конкретной операции. Значение имеют материал, геометрия инструмента, режимы, состояние станка и оснастки.
Алмаз обладает высокой твёрдостью, но чувствителен к повреждениям: биение, вибрации и ударные нагрузки могут вызвать сколы. Поэтому правильный подбор и условия эксплуатации помогают реализовать его преимущество в ресурсе.
При выборе инструмента стоит сравнивать затраты на обработанный метр или готовую деталь: цену покупки, ресурс, обслуживание, время замены и получаемое качество.
В BLAUM мы подбираем алмазный инструмент под материал, станок и операцию. Для подбора пришлите описание задачи, параметры оборудования и данные инструмента, который используете сейчас.
