Tóm tắt ứng dụng dụng cụ PCD

Kim cương đa tinh thể (Polycrystalline Diamond, gọi tắt PCD) là một vật liệu tổng hợp bao gồm kim cương và hợp kim cứng tạo thành, thường bằng cách tổ hợp cơ bản bột kim cương với một lượng có chất kết dính và kết cấu hợp kim cứng nhất định, sau đó dưới nhiệt độ cực cao và áp suất cao thực hiện sự thiêu kết.

PCD có đặc tính chống mài và độ cứng cực cao, hệ số ma sát thấp, độ dẫn nhiệt cao, v.v., để các dụng cụ PCD có thể đạt được tốc độ cao, hiệu quả và gia công chính xác cao; nó được sử dụng rộng rãi trong lĩnh vực hàng không vũ trụ, ô tô, điện tử, vật liệu gỗ và đá.

1.Đặc điểm tính năng của PCD

（1）Độ cứng và tính chịu mài cao

PCD có các đặc tính: độ cứng cao, cường độ nén cao, dẫn nhiệt tốt và chống mài; có thể đạt được độ chính xác gia công cao và hiệu quả gia công khi cắt tốc độ cao. Đặc tính này của dụng cụ PCD được xác định bởi trạng thái của tinh thể kim cương, cấu trúc này có lực có chất kết dính và tính phương hướng mạnh, khiến kim cương có độ cứng rất cao.

（2）Các tính đẳng hướng, không dễ phân cách

PCD là một polymer được tổng hợp bởi các hạt kim cương micron hoặc subicronthông qua một phương pháp nhất định,tính hỗn loạn của sự tích tụ các hạt bị rối loạn dẫn đến tính đẳng hướng của nó, có thể tạo ra hiệu suất tốt nhất khi cắt phôi mà không chọn hướng, đồng thời không dễ làm cho bề mặt phâncắt bị phân tách đơn ra.

（3）Độ chính xác trong gia công cao

Dụng cụ PCD có hệ số giãn nở nhiệt thấp và mô đun đàn hồi cao, vì vậy dụng cụ này không dễ biến dạng trong quá trình cắt, đồng thời nó có thể giảm lực cắt và nhiệt độ cắt, cải thiện độ bền và tốc độ cắt của dao, do đó có được bề mặt gia công tốt .

（4）Hệ số ma sát thấp

PCD có hệ số ma sát thấp, lực tương tác giữa vật liệu phi kim loại và kim loại rất nhỏ, nó không những có thể làm giảm lực biến dạng và lực cắt, mà còn không tạo ra các cạnh tích hợp trong quá trình cắt, làm giảm đáng kể độ nhám của bề mặt phôi.

（5）Độ dẫn nhiệt cao

Độ dẫn nhiệt của PCD rất cao, tốt hơn bạc và đồng, và cao hơn nhiều so với hợp kim cứng thông thường, do đó dễ dàng tản nhiệt trong quá trình cắt và nhiệt độ cắt thấp.

2.Ứng dụng của PCD

（1）Ứng dụng PCD trong ô tô và hàng không vũ trụ

Trong lĩnh vực ô tô, các dụng cụ PCD chủ yếu được sử dụng để gia công váy bộ của pít tông động cơ, lỗ tiêu, khối xi lanh, hộp số, vv. Do hàm lượng silicon cao của các bộ phận này (hơn 10%), tuổi thọ của dụng cụ cao và độ bền của dụng cụ PCD cao gấp 1-50 lần so với dụng cụ bằng hợp kim cứng, có thể đảm bảo độ ổn định của kích thước bộ phận, đồng thời có thể cải thiện đáng kể tốc độ cắt, hiệu quả gia công và chất lượng bề mặt của phôi.

Trong lĩnh vực hàng không vũ trụ, đầu xi lanh hợp kim nhôm (AlSi2) được gia công bằng các dụng cụ PCD, tốc độ cắt cao hơn và tuổi thọ dụng cụ cao hơn khoảng 20 lần so với hợp kim cứngvà chất lượng bề mặt của phôi cũng được cải thiện rất nhiều.

（2）Ứng dụng PCD trong ngành chế biến gỗ

Chế biến gỗ cũng là một lĩnh vực quan trọng cho các ứng dụng dụng cụ PCD. Với sự phát triển nhanh chóng của tấm tổng hợp (như: ván ép, ván dăm và sàn composite) chúng đã thúc đẩy nhu cầu về các dụng cụ siêu cứng, khiến các dụng cụ PCD dần thay thế các dụng cụ chế biến gỗ truyền thống trên thị trường.

Lớp Al2O3tầng ngoài cùngcủa sàn composite gia cố sự mài của dụng cụ hợp kim cứng rất nhiều, sử dụng các dụng cụ PCD có thể giải quyết vấn đề này một cách hiệu quả. Do đó, thị trường chính của PCD trong ngành chế biến gỗ là gia công sàn gỗ và ván sợi có độ cứng cao.

（3）Ứng dụng PCD trong ngành gia công điện tử

Trong ngành công nghiệp điện tử, các yêu cầu để sản xuất bảng in điện ngày càng cao; thông thường các dụng cụ sẽ có các vệt trong quá trình sử dụng, ảnh hưởng đến việc lắp đặt và định vị các thành phần điện, và toàn bộ bảng in không đẹp, dụng cụ hợp kim cứng có tuổi thọ ngắn, tốc độ gia công chậm, hiệu quả thấp và độ chính xác gia công kém. Sử dụng các dụng cụ PCD, hiệu quả gia công cao, chi phí gia công thấp và ứng dụng tương đối rộng.

（4）Ứng dụng PCD trong công nghiệp gia công và cắt kính

Bánh cắt làm bằng PCD chủ yếu được sử dụng để cắt màn hình LCD chính xác và chất lượng cao của các sản phẩm điện tử, cũng có thể cắt kính cho xây dựng và ô tô. Cả trục gá và bánh xe cắt đều là vật liệu PCD, có ưu điểm là độ chính xác gia công cao, chống mài, tính nhất quán tốt và tuổi thọ cao.

（5）Ứng dụng PCD trong ngành vật liệu composite

Dụng cụ PCD được sử dụng để gia công vật liệu composite cốt sợi thủy tinh,tuổi thọ của dụng cụ gấp khoảng 60 lần so với dụng cụ hợp kim cứng;chi phí gia công của một chi tiết là 1/20 của dụng cụ hợp kim cứng và độ chính xác gia công cao hơn dụng cụ hợp kim cứng.

PCD cho thấy những lợi thế độc đáo của nó về tính kinh tế và chất lượng gia công trong lĩnh vực vật liệu phi kim loại, kim loại màu và hợp kim, vật liệu composite. Nếu thực hiện được việc thay thế kép các dụng cụ hợp kim cứng và thép gió, thì không gian thị trường dụng cụ PCD sẽ còn lớn hơn nữa.