Алмазный инструмент — режущий инструмент с алмазными зернами, закрепленными на функциональных частях инструмента посредством связующего материала или другим способом. Поскольку алмаз является сверхтвердым материалом , алмазные инструменты имеют много преимуществ по сравнению с инструментами, изготовленными из обычных абразивов, таких как корунд и карбид кремния .
В «Естественной истории» Плиний писал: «Когда адамас успешно сломан, он распадается на осколки, настолько маленькие, что их едва видно. Они очень востребованы граверами по драгоценным камням и вставляются ими в железные инструменты, потому что они делают полости в самых твердых материалах. без труда». [1]
Алмаз — один из самых твердых природных материалов на земле; намного тверже корунда и карбида кремния. Алмаз также обладает высокой прочностью, хорошей износостойкостью и низким коэффициентом трения. Таким образом, при использовании в качестве абразива он имеет множество очевидных преимуществ перед многими другими распространенными абразивами.
Алмаз можно использовать для изготовления шлифовальных инструментов, которые имеют следующие преимущества:
Существуют тысячи видов алмазных инструментов. Их можно классифицировать по способам производства и использованию.
В зависимости от методов производства или типов связок алмазные инструменты можно разделить на следующие категории:
Если классифицировать по использованию, то существуют алмазные шлифовальные инструменты, алмазные режущие инструменты (например, спиральные сверла с алмазным покрытием), алмазные сверлильные инструменты, алмазные режущие инструменты (например, алмазные пилы ), алмазные штампы и т. д.
Алмазный инструмент подходит для обработки следующих материалов:
Поскольку алмазы могут вступать в реакцию с Fe, Co, Ni, Cr, V под воздействием высоких температур, образующихся в процессах шлифования, обычно алмазные инструменты не подходят для обработки сталей, включая обычные стали и различные прочные легированные стали, в то время как другой сверхтвердый инструмент, кубический Инструмент из нитрида бора (CBN), подходит для обработки сталей. Инструменты, изготовленные из обычных абразивов (например, корунда и карбида кремния), также могут справиться с этой задачей.
Алмазный инструмент используется в следующих областях:
Помимо перечисленных выше, существуют и другие области применения алмазных инструментов, например, в медицине венесуэльский ученый Умберто Фернандес Моран в 1955 году изобрел алмазный нож для использования в деликатных операциях.
Помимо использования в качестве абразива из-за его высокой твердости, алмаз также используется для изготовления других продуктов из-за его многих других хороших свойств, таких как высокая теплопроводность, низкий коэффициент трения, высокая химическая стабильность, высокое удельное сопротивление и высокие оптические характеристики. Эти области применения включают покрытия подшипников и компакт-дисков, работу в качестве линз и термисторов, изготовление высоковольтных переключателей и датчиков и т. д.
Алмазные правки состоят из одноточечных или многоточечных инструментов, припаянных к стальному хвостовику и используемых для правки и правки шлифовальных кругов. Инструменты бывают нескольких типов, в том числе: с зернистой пропиткой, с лезвием, с коронкой и с диском. Преимущества многоточечных инструментов перед одноточечными инструментами:
Поликристаллический алмаз (PCD) формируется в большом прессе при высокой температуре и высоком давлении (HT-HP) либо в виде алмазной пластины на твердосплавной основе, либо в виде «прожилки» алмаза внутри твердосплавной пластины или стержня.
Большинство пластин полируются до зеркального блеска, а затем разрезаются электроэрозионным инструментом на более мелкие, пригодные для обработки сегменты, которые затем припаиваются к пильному полотну, развертке, сверлу или другому инструменту. Часто их подвергают электроэрозионной обработке и/или дополнительно шлифуют, чтобы обнажить алмазные прожилки вдоль режущей кромки. Эти инструменты в основном используются для обработки неметаллических и цветных металлов.
Операцию шлифования совмещают с электроэрозионной по нескольким причинам. Например, по данным Modern Machine Shop, такая комбинация обеспечивает более высокую скорость съема материала и , следовательно, более рентабельна. Кроме того, процесс электроэрозионной обработки незначительно влияет на качество поверхности. Шлифование используется на пораженном участке, чтобы обеспечить более тонкую конечную поверхность. Пекинский институт электромеханической обработки [ нужна ссылка ] приписывает более точную форму и геометрию поверхности объединению двух процессов в один.
Сам процесс осуществляется путем объединения двух элементов каждого отдельного процесса в один шлифовальный круг. Алмазно-графитовый круг выполняет задачу шлифования, а графитовое кольцо вокруг существующего круга служит электроэрозионной частью. Однако, поскольку алмаз не является проводящим материалом, связь в заготовке PCD должна быть достаточной, чтобы обеспечить проводимость, необходимую для работы процесса EDG.
Поликристаллические алмазные инструменты широко используются в автомобильной и аэрокосмической промышленности. Они идеально подходят для скоростной обработки (9000 футов поверхности в минуту или выше) твердых и абразивных алюминиевых сплавов, а также процессов с высокой абразивностью, таких как сверление углеродного волокна и керамики. Алмазные режущие кромки позволяют им прослужить длительное время, прежде чем потребуется замена. Массовые процессы, жесткие допуски и высокоабразивные процессы идеально подходят для алмазного инструмента.
В конце 1970-х годов компания General Electric впервые применила технологию поликристаллических алмазных компактов (PDC) в качестве замены природных алмазов в буровых долотах . [4] PDC использовались для прорезания поверхностей кристаллических пород в течение длительных периодов времени в лабораторных условиях, и теперь эти возможности реализованы в суровых условиях по всему миру.
По состоянию на август 2000 года Министерство энергетики США заявило, что почти одна треть общего объема бурения во всем мире приходится на долота PDC, при этом заявленная экономия составляет почти 100 000 долларов на долото PDC по сравнению с шарошечными долотами. [5]
Алмазные пасты используются для полировки материалов, требующих зеркального блеска. Их часто используют в металлургических образцах, твердосплавных штампах, твердосплавных уплотнениях, в производстве очкового стекла и для полировки алмазов. Алмазная паста в основном используется в промышленности для полировки и заточки металлических лезвий и других металлических поверхностей. Паста предназначена не только для полировки металлического лезвия, но и для заточки режущей кромки.
Алмазный порошок, нанесенный гальванопокрытием, используется для изготовления пилочек (в том числе пилочек для ногтей) и для мелкой шлифовки.
При одноточечной алмазной токарной обработке (SPDT) в качестве режущей кромки используется твердый безупречный алмаз. Монокристаллический алмаз может быть природным или синтетическим и затачивается до желаемых размеров путем механического шлифования и полировки . Режущая кромка большинства алмазных инструментов имеет остроту до десятков нанометров, что делает их очень эффективными для резки цветных металлов с высоким разрешением. SPDT — это очень точный процесс обработки, используемый для создания готовой асферической и неправильной оптики без необходимости дальнейшей полировки после завершения. Самый точный станок в мире, LODTM, ранее работавший в Ливерморской национальной лаборатории Лоуренса , имел точность профиля, оцениваемую в 28 нм, в то время как большинство станков стремятся получить шероховатость в пределах этого отклонения. [6]
SPDT используется в оптике, для плоских поверхностей, где требуется как чистота поверхности, так и необычайно высокая точность размеров, а также когда притирка неэкономична или непрактична.
Для высокоскоростных бензопил, мотопил, ручных шлифовальных машин, мостовых пил, настольных пил, плиткорезов и других типов пил.
Обычно используется в ручных шлифовальных машинах для шлифования бетона или камня.
Полая стальная труба с сегментами с алмазными наконечниками для сверления отверстий в бетонных стенах в строительной отрасли, керамограните или гранитных столешницах в бытовой промышленности, а также для отбора керна в горнодобывающей промышленности.
Используется в станках для обработки керамики и быстрорежущего алюминия.
Используется в токарных центрах для обработки оптики и прецизионных поверхностей.
Подушечки с алмазными кристаллами для полировки мрамора и других драгоценных камней.
Проволока с алмазными кристаллами для резки.
Некоторые особенности резки алмазной проволокой:
Неударный, бездымный и тихий.
Гладкая режущая поверхность.
Неограниченная глубина резки.
Горизонтальная, вертикальная и угловая резка круглых отверстий диаметром до 2500 мм.
Устройство погружной резки, позволяющее формировать глухие отверстия и отверстия с фальцем.
Дистанционное управление. эксплуатация для повышения безопасности
Для резки камня, бетона и кирпича специальной бензопилой .
{{cite web}}
: CS1 maint: неподходящий URL ( ссылка )