1. Введение
Поскольку спрос на высокоточную и высокопроизводительную обработку в современном производстве продолжает расти, характеристики инструментальных материалов стали одним из ключевых факторов. Как инструмент из сверхтвердого материала, режущие инструменты из поликристаллического алмаза широко используются во многих областях благодаря своей превосходной износостойкости, высокой твердости и режущим характеристикам и постепенно становятся важными инструментами в резке металлов, деревообработке, обработке композитных материалов и других отраслях. . Целью этого отчета является проведение углубленного исследования и анализа производительности, производственного процесса, областей применения и состояния рынка режущих инструментов из поликристаллических алмазов, а также предоставление справочных материалов по смежным отраслям.
2. Эксплуатационные характеристики режущих инструментов из ПКА.
Высокая твердость и износостойкость
Режущие инструменты из PCD уступают только природному алмазу по твердости и обладают чрезвычайно высокой износостойкостью. В процессе резки он может сохранять остроту лезвия, уменьшать износ инструмента и частоту замены, тем самым значительно повышая эффективность и точность обработки. Он особенно подходит для обработки материалов высокой твердости и прочности, таких как цветные металлы. металлы и их сплавы, керамика, твердый сплав и т. д.
Высокая теплопроводность
Хорошая теплопроводность позволяет инструментам PCD быстро передавать тепло во время процесса резания, снижать температуру режущей кромки инструмента, уменьшать износ инструмента и тепловую деформацию, вызванную высокой температурой, а также способствовать увеличению срока службы инструмента и качества обработанной поверхности.
низкий коэффициент трения
Коэффициент трения с обрабатываемым материалом низкий, что помогает уменьшить возникновение силы резания и тепловыделения, снижает шероховатость обрабатываемой поверхности, а также снижает износ инструмента, что делает инструменты PCD более эффективными при высокоскоростной обработке. резка и прецизионная обработка. Отличная производительность.
химическая стабильность
Режущие инструменты из PCD обладают хорошей химической стабильностью и не склонны к химическим реакциям с обрабатываемыми материалами в процессе резки. Они позволяют обеспечить химическую чистоту и качество поверхности заготовок и подходят для обработки материалов, чувствительных к химическим компонентам.
3. Процесс производства режущих инструментов из PCD.
Выбор сырья
Основным сырьем для режущих инструментов PCD является алмазный порошок и металлическое связующее. Качество и гранулометрический состав алмазного порошка, а также тип и содержание металлических связующих оказывают важное влияние на производительность инструментов PCD. Обычно используется высококачественный искусственный алмазный порошок, а соотношение размеров частиц и формула металлического связующего оптимизированы для удовлетворения различных потребностей обработки.
Синтез при высокой температуре и высоком давлении
Технология высокой температуры и высокого давления (HPHT) используется для спекания алмазного порошка и металлических связующих в условиях высокой температуры (около 1400–1600 ° C) и высокого давления (около 5–6 ГПа) для формирования композитных листов PCD. Этот процесс формирует прочную связь между алмазными частицами, а металлическое связующее играет роль в соединении и поддержке алмазных частиц, придавая композитному листу PCD хорошие механические свойства и производительность резки.
Обработка инструмента
Композитный лист PCD разрезается на необходимую форму и размер инструмента, а затем режущая кромка инструмента подвергается прецизионной обработке посредством шлифования, полировки и других процессов, чтобы обеспечить качество кромки и геометрическую точность инструмента. Процесс заточки инструмента имеет решающее значение для его режущих характеристик, требуя использования высокоточных шлифовальных станков и соответствующих параметров шлифования для обеспечения остроты и шероховатости поверхности лезвия.
Обработка покрытия (опционально)
Для дальнейшего улучшения характеристик инструментов из ПКА, таких как повышение износостойкости, снижение коэффициента трения и т. д., на некоторые инструменты из ПКА наносится покрытие. Обычно используемые материалы покрытия включают TiN, TiAlN, DLC (алмазоподобное покрытие) и т. д. Процессы нанесения покрытий в основном включают физическое осаждение из паровой фазы (PVD) и химическое осаждение из паровой фазы (CVD).
4. Области применения режущих инструментов PCD
Автомобильная промышленность
При обработке блоков цилиндров автомобильных двигателей, головок цилиндров, поршней, коленчатых валов и других деталей широко используются инструменты PCD. Например, при расточке и фрезеровании блоков цилиндров из алюминиевого сплава инструменты PCD могут эффективно удалять металлические материалы, обеспечивая точность обработки и качество поверхности, одновременно повышая эффективность обработки и снижая производственные затраты. Кроме того, инструменты PCD также играют важную роль в области прецизионной обработки и высокоскоростной резки автомобильных деталей.
аэрокосмическая промышленность
В деталях аэрокосмической промышленности обычно используются высокопрочные и легкие сплавы, такие как титановые сплавы, сплавы на основе никеля и т. д., которые трудно поддаются обработке. Режущие инструменты из поликристаллического алмаза могут удовлетворить требования к точной обработке деталей аэрокосмической отрасли благодаря своей высокой твердости и износостойкости. Они используются для обработки ключевых компонентов, таких как лопасти авиационных двигателей, детали конструкции фюзеляжа и шасси, помогая улучшить качество и качество изготовления. производительности аэрокосмической продукции.
Электронно-информационная индустрия
В процессе производства электронной информационной продукции, такой как обработка печатных плат (PCB), упаковка полупроводниковых чипов и т. д., требуется высокоточная микрообработка различных металлов, керамики и композиционных материалов. Высокая твердость, острота и хорошая стабильность обработки инструментов из PCD делают их идеальным выбором в этих областях, позволяя выполнять прецизионную обработку небольших размеров, обеспечивая производительность и надежность электронных продуктов.
деревообрабатывающая промышленность
Режущие инструменты из PCD имеют значительные преимущества при обработке древесины и могут использоваться для обработки различных деревянных панелей, мебели из массива и т. д. Его высокая износостойкость и низкий коэффициент трения позволяют эффективно снизить износ инструмента, улучшить качество поверхности и эффективность обработки древесины, продлить срок службы инструмента и снизить затраты на обработку.
Другие области
Помимо вышеупомянутых отраслей, режущие инструменты из PCD также широко используются в производстве медицинского оборудования, обработке пресс-форм, обработке камня и других областях. При обработке медицинских устройств он используется для изготовления высокоточных хирургических инструментов и имплантатов; при обработке пресс-форм он может выполнять эффективную и точную обработку стали для повышения точности изготовления и качества поверхности пресс-формы; при обработке камня; Можно использовать. Подходит для резки и гравировки различных каменных материалов, демонстрирует хорошие режущие характеристики и долговечность.
5. Состояние рынка и тенденции развития режущего инструмента из ПКА.
Статус рынка
Поскольку мировая обрабатывающая промышленность продолжает развиваться, рынок инструментов PCD демонстрирует устойчивый рост. В настоящее время развитые страны, такие как Европа и США, занимают лидирующие позиции в исследованиях, разработках, производстве и применении режущих инструментов из ПКА. У них есть ряд известных компаний-производителей режущего инструмента, таких как Sandvik Coromant в Швеции. и Kennametal в США. Их продукция занимает значительную долю на рынке высококачественной продукции. В последние годы, в связи с быстрым ростом обрабатывающей промышленности Китая, внутренний спрос на режущие инструменты из поликристаллических алмазов также растет. компаний и постепенно расширяют свою долю рынка.
Размер рынка и тенденции роста
По данным институтов исследования рынка, мировой рынок инструментов PCD продолжал расти на протяжении последних нескольких лет и, как ожидается, сохранит высокие темпы роста в ближайшие несколько лет. В основном это связано с бурным развитием автомобильной, аэрокосмической, электронной и других отраслей промышленности, а также ростом спроса на высокопроизводительные режущие инструменты. В то же время модернизация и технологическая трансформация обрабатывающей промышленности в странах с формирующимся рынком также предоставит широкое пространство для развития рынка инструментов PCD.
Тенденция развития
Высокая производительность: с постоянным развитием обрабатывающих материалов и увеличением сложности технологий обработки к производительности режущих инструментов из поликристаллических алмазов предъявляются более высокие требования. В будущем режущие инструменты из PCD будут развиваться в направлении более высокой твердости, износостойкости, термостойкости и стабильности резания, чтобы удовлетворить потребности высокотехнологичных обрабатывающих отраслей, таких как аэрокосмическая промышленность и новая энергетика, для высокоточной и высокоэффективной обработки.
Персонализированная настройка: разные отрасли и клиенты имеют разные потребности в режущих инструментах из PCD, и индивидуальная настройка станет одной из тенденций развития рынка. Компании-производители инструментов предоставят индивидуальные решения для инструментов из PCD, основанные на конкретных требованиях клиентов к обработке, включая настройку формы, размера, параметров резания и покрытий инструмента для улучшения применимости и эффективности обработки инструмента.
Интеллектуальное производство. Развитие интеллектуальных производственных технологий окажет глубокое влияние на процесс производства режущих инструментов из поликристаллических алмазов. Внедрение таких технологий, как цифровое проектирование, автоматизированное производство и интеллектуальное тестирование, для достижения эффективного и точного производства инструментов PCD, повышения эффективности производства и стабильности качества продукции, а также снижения производственных затрат.
Зеленая защита окружающей среды: В контексте глобальной пропаганды экологически чистого производства при производстве и использовании режущих инструментов из поликристаллических алмазов (PCD) будет уделяться больше внимания требованиям защиты окружающей среды. Разработка экологически чистого сырья и производственных процессов для снижения энергопотребления и выбросов загрязняющих веществ при производстве инструментов, одновременно улучшая возможность вторичной переработки и использования ресурсов инструментов, станет важным направлением будущего развития индустрии инструментов из ПКА.
6. Заключение
Режущие инструменты из PCD, как высокопроизводительный режущий инструмент, широко используются во многих областях производства благодаря своим превосходным эксплуатационным характеристикам и занимают важную позицию на мировом рынке режущего инструмента. Благодаря постоянному развитию и технологическому прогрессу обрабатывающей промышленности рыночный спрос на режущие инструменты из поликристаллических алмазов будет продолжать расти, в то время как их производительность будет продолжать улучшаться, производственный процесс станет более совершенным и интеллектуальным, а области применения будут еще больше расширяться. . Компании-производители инструментов должны использовать рыночные возможности, увеличивать инвестиции в технологические исследования и разработки, продолжать внедрять инновации, улучшать качество и конкурентоспособность продукции, адаптироваться к тенденциям развития рынка и изменениям в потребностях клиентов, а также способствовать устойчивому и здоровому развитию PCD. инструментальная промышленность
