Аннотация: В этом исследовании систематически анализируются и тестируются каменные композитные листы PDC (поликристаллический алмазный композит) с целью изучения его эксплуатационных характеристик, технологии подготовки, эффектов применения и потенциала развития в области обработки камня. Путем экспериментальных исследований и анализа случаев практического применения выявлены преимущества и ограничения каменных композитных листов PDC по сравнению с традиционными инструментами для обработки камня, а также сделаны предложения по их будущему направлению развития.
1. Введение
Поскольку камнеобрабатывающая промышленность продолжает развиваться, спрос на эффективные и долговечные инструменты для обработки растет. Являясь новым типом режущего инструмента для сверхтвердых материалов, каменная композитная крошка PDC получила широкое внимание и применение в области обработки камня благодаря своей превосходной износостойкости, твердости и режущим характеристикам. Углубленные исследования характеристик и применения каменных композитных листов PDC имеют большое значение для повышения эффективности обработки камня, снижения затрат и содействия технологическому прогрессу в каменной промышленности.
2. Структура и принцип работы каменных композитных листов PDC.
(1) Структурный состав
Композитные листы для камня PDC обычно состоят из слоя поликристаллического алмаза и карбидной подложки. Слой поликристаллического алмаза состоит из множества мелких алмазных зерен, спеченных при высокой температуре и давлении. Он имеет чрезвычайно высокую твердость и износостойкость и непосредственно контактирует с камнем при резке. Подложка из цементированного карбида обеспечивает хорошую поверхность для алмазного слоя. Поддержка и прочность обеспечивают стабильность и ударопрочность композитного листа во время обработки.
(2) Принцип резки
В процессе обработки камня алмазная режущая кромка композитного листа PDC удаляет каменный материал путем сдавливания, резки и надреза на поверхности камня для достижения резки, шлифования и других целей обработки. Его алмазный слой высокой твердости может эффективно преодолевать твердость камня. В то же время, благодаря наличию подложки из цементированного карбида, композитный лист может выдерживать определенную силу резания и ударную силу, обеспечивая плавность процесса резки. .
3. Исследование характеристик каменных композитных листов PDC.
(1) Испытание на твердость и износостойкость
Твердость композитных листов PDC из камня измерялась с использованием метода определения твердости по Роквеллу, а износ композитных листов PDC и традиционных твердосплавных инструментов сравнивался с помощью моделирования экспериментов по резке камня. Результаты показывают, что твердость композитного листа PDC значительно выше, чем у традиционных твердосплавных инструментов, а его износостойкость в десятки раз выше, чем у твердосплавных инструментов. Он может сохранять хорошую форму режущей кромки во время длительной обработки камня и уменьшать ее. Частота замены инструмента повышает эффективность обработки.
(2) Анализ ударопрочности
Характеристики каменных композитных листов PDC при воздействии ударных нагрузок оценивались посредством экспериментов по ударной вязкости. Эксперименты показали, что, хотя твердость композитного листа PDC относительно высока, благодаря поддержке прочности подложки из цементированного карбида он может в определенной степени противостоять ударам во время обработки камня, например, при прорезании канавок в камне, сверлении и других процессах. Происходит разрыв. Однако, когда энергия удара превышает определенный порог, композитный лист PDC все равно может быть поврежден. Поэтому в практических приложениях необходимо разумно контролировать параметры обработки, чтобы избежать чрезмерных ударных нагрузок.
(3) Исследование эффективности резки
В эксперименте по резке камня такие параметры, как скорость резания, скорость подачи и сила резания, сравнивались между композитными листами камня PDC и традиционными инструментами. Результаты показывают, что композитные листы PDC можно обрабатывать на высоких скоростях резания и подачах с относительно небольшими силами резания. Это означает, что использование композитных листов PDC позволяет значительно повысить эффективность обработки камня, одновременно снижая энергопотребление технологического оборудования и износ инструментов, а также повышая экономическую выгоду от обработки камня.
4. Процесс подготовки каменных композитных листов PDC.
(1) Выбор сырья
Высококачественный алмазный порошок и подходящие твердосплавные материалы являются ключом к изготовлению высокоэффективных композитных листов из камня PDC. Такие факторы, как гранулометрический состав, чистота и кристаллическая морфология алмазного порошка, влияют на твердость и износостойкость композитного листа. Состав, структура и твердость подложки из цементированного карбида играют важную роль в общих характеристиках и стабильности; композитный лист. За счет оптимизации выбора и соотношения сырья можно улучшить характеристики композитных листов PDC.
(2) Процесс спекания при высокой температуре и высоком давлении.
Спекание при высокой температуре и высоком давлении является основным процессом подготовки композитных листов для камня PDC. В процессе спекания необходимо точно контролировать такие параметры, как температура, давление и время выдержки, чтобы обеспечить хорошую химическую связь между алмазным порошком и подложкой из цементированного карбида, а также добиться тесной интеграции и синергии производительности между алмазным слоем и подложкой. оптимизация. В то же время оптимизация параметров процесса спекания также может улучшить внутреннюю структуру композитного листа и улучшить его твердость, износостойкость, ударопрочность и другие свойства.
(3) Процесс постобработки
Для дальнейшего улучшения характеристик и качества поверхности композитных листов из камня PDC обычно требуются процессы последующей обработки, такие как шлифовка, полировка, нанесение покрытия и т. д. Шлифование и полировка могут сделать режущую кромку композитного листа более острой и гладкой, улучшая точность резки и качество поверхности. В процессе нанесения покрытия на поверхности композитного листа может образовываться слой покрытия с особыми свойствами, такими как повышение износостойкости и снижение износа; коэффициент трения, повышение коррозионной стойкости и т. д., тем самым расширяя диапазон применения и эксплуатационные преимущества композитного листа.
5. Применение каменных композитных листов PDC в обработке камня.
(1) Варианты применения резки камня
На линии резки мраморных плит композитные полотна PDC по камню использовались вместо традиционных пил из карбида кремния для экспериментов по резке. Результаты показывают, что скорость резания инструмента с композитной стружкой PDC увеличивается более чем на 30%, плоскостность и блеск режущей поверхности улучшаются, а срок службы инструмента увеличивается в 5-10 раз, что значительно снижает производительность. затраты и время простоя на замену инструмента, повышение эффективности производства и качества продукции.
(2) Применение канавок и сверления камня
Режущие инструменты из композитного материала PDC также демонстрируют превосходные характеристики при обработке канавок и сверлении камня. Благодаря хорошей износостойкости и ударопрочности он может поддерживать стабильные характеристики резания в сложных условиях обработки, уменьшать износ и повреждение инструмента, а также повышать точность и эффективность обработки. Например, при обработке пазов гранитных надгробий использование режущих инструментов из композита PDC позволяет значительно улучшить точность и качество поверхности паза, одновременно увеличивая эффективность обработки примерно на 25%.
6. Преимущества и ограничения каменных композитных листов PDC.
(1) Преимущества
1. Высокая твердость и износостойкость значительно увеличивают срок службы инструмента и снижают затраты на обработку.
2. Хорошая производительность резки обеспечивает высокоскоростную и эффективную обработку камня и повышает эффективность производства.
3. Высокая точность обработки и хорошее качество режущей поверхности способствуют увеличению добавленной стоимости изделий из камня.
4. Относительно стабильная производительность, способность в определенной степени противостоять ударам и износу во время обработки камня, что снижает частоту замены инструмента.
(2) Ограничения
1. Первоначальная себестоимость изготовления высока, что ограничивает его продвижение и применение на некоторых небольших предприятиях по обработке камня.
2. Требования к технологическому оборудованию высоки, и необходимо оборудовать технологическое оборудование более высокой мощности и точности, чтобы в полной мере использовать его преимущества в производительности.
3. При обработке некоторых камней с высокой твердостью и высоким содержанием кремния могут возникнуть такие проблемы, как чрезмерный износ алмазного слоя или сколы режущей кромки. Необходимо дополнительно оптимизировать характеристики и технологию обработки композитного листа.
7. Заключение и перспективы
(1) Заключение
В результате углубленного исследования структуры, характеристик, процесса подготовки и эффектов применения каменных композитных листов PDC в этом исследовании сделаны следующие выводы:
1. Композитные листы камня PDC обладают превосходной твердостью, износостойкостью, эффективностью резки и точностью обработки, а также имеют широкие перспективы применения в области обработки камня.
2. Разумная оптимизация выбора сырья и параметров процесса подготовки может значительно улучшить производительность композитных листов PDC и удовлетворить потребности различных процессов обработки камня.
3. В практическом применении композитные листы из камня PDC могут эффективно повысить эффективность и качество обработки камня и снизить производственные затраты, но существуют также некоторые ограничения, которые необходимо улучшить и усовершенствовать в будущих исследованиях и применениях.
(2) Перспективы
Поскольку камнеобрабатывающая промышленность продолжает внедрять эффективные, высокоточные и недорогие технологии обработки, исследования и разработки композитных листов для камня PDC будут развиваться в следующих направлениях:
1. Дальнейшее улучшение характеристик композитных листов, например, разработка новых материалов PDC с более высокой твердостью, износостойкостью и ударопрочностью для адаптации к более сложным и разнообразным потребностям обработки камня.
2. Снизить производственные затраты, улучшить экономическую эффективность композитных листов PDC за счет улучшения процесса подготовки, оптимизации цепочки поставок сырья и т. д., а также способствовать его широкому применению в камнеобрабатывающей промышленности.
3. Расширить области применения. В дополнение к традиционным процессам резки камня, канавок, сверления и другим процессам обработки, изучите потенциал применения композитных листов PDC в гравировке камня, обработке специальной формы и других областях, чтобы предоставить больше возможностей для инновационного проектирования и обработки. изделия из камня возможность.
4. Укреплять сотрудничество с производителями камнеобрабатывающего оборудования для совместной разработки нового обрабатывающего оборудования, адаптированного к композитным режущим инструментам PDC, для достижения наилучшего соответствия между режущими инструментами и оборудованием, а также дальнейшего повышения общей эффективности и качества обработки камня.
Короче говоря, каменные композитные листы PDC, как важный инновационный инструмент в области обработки камня, имеют огромный потенциал развития и практическую ценность. Благодаря постоянным технологическим инновациям и продвижению приложений это принесет новые возможности и изменения в развитие каменной промышленности.
