Schleifeigenschaften von PCD-Material

PCD wird durch Sintern von speziell behandeltem Diamant und einer kleinen Menge Bindemittel bei hoher Temperatur und hohem Druck hergestellt. Die ungeordnet angeordneten Diamantkörner verleihen PCD eine gleichmäßige, extrem hohe Härte und Verschleißfestigkeit. PCD kann für Schneidwerkzeuge, Schleifscheibenabrichten, geologische Bohrungen, Messwerkzeugsonden, Drahtziehwerkzeuge, Sandstrahlwerkzeuge usw. verwendet werden. Die hohe Härte und die hohe Verschleißfestigkeit von PCD bringen jedoch auch große Schwierigkeiten bei der Verarbeitung mit sich.

Wissenschaftler im In- und Ausland haben viele Untersuchungen und Experimente zu den Verarbeitungsschwierigkeiten durchgeführt, die durch die hohe Härte und Verschleißfestigkeit von PCD-Materialien verursacht werden, darunter Funkenerosion, Ultraschallbearbeitung, elektrochemische Bearbeitung, Laserbearbeitung usw., und sind zu bestimmten Ergebnissen gekommen. Eine umfassende Analyse ergab jedoch, dass diese Verarbeitungstechniken derzeit hauptsächlich für die Grobbearbeitung von PCD-Materialien geeignet sind. Um eine gute Qualität der PCD-Schneide zu erzielen, ist das Schleifen oder Läppen mit Diamantscheiben nach wie vor die ideale Verarbeitungsmethode.

Der Schleifprozess von PCD ist hauptsächlich das Ergebnis der kombinierten Wirkung mechanischer und thermochemischer Aspekte. Die mechanische Wirkung ist das Mikrobrechen, Abschleifen, Ablösen oder Spalten des Diamanten, das durch das kontinuierliche Auftreffen der Schleifkörner der Diamantscheibe auf das PCD-Material entsteht; die thermochemische Wirkung ist die hohe Temperatur, die durch das Schleifen des PCD durch die Diamantscheibe entsteht, wodurch der Diamant oxidiert oder graphitiert wird. Als Ergebnis der kombinierten Wirkung der beiden wurde das PCD-Material entfernt.

Die Merkmale des Mahlverfahrens sind:

(1) Große Schleifkraft

Diamant ist der härteste bekannte Mineralstoff. Der Reibungsverschleiß mit verschiedenen metallischen und nichtmetallischen Werkstoffen beträgt nur 1/50 - 1/800 von Hartmetall. Die Härte (HV) von PCD beträgt 80 - 120KN/mm2 und ist damit nur höher als die von Einkristalldiamanten und viel höher als die von Hartmetall. Beim Schleifen von PCD mit einer Diamantschleifscheibe ist die anfängliche Schnittfestigkeit sehr hoch, etwa 10-mal höher als die von Hartmetall (0,4 MPa). Die spezifische Schleifleistung kann 1,2 × 104 - 1,4 × 105J/mm3 erreichen. Daher ist die Schleifkraft beim Schleifen von Hartmetall viel höher.

(2) Der Mahlgrad ist gering

Aufgrund der hohen Härte und Verschleißfestigkeit von PCD (die relative Verschleißfestigkeit ist 16- bis 199-mal so hoch wie die von Hartmetall) beträgt das Schleifverhältnis beim Schleifen von PCD nur 0.005 bis 0,033, was etwa 1/1000 gegenüber Hartmetall entspricht. 1/100000; die Schleifleistung beträgt nur 0,4 - 4.8mm3/min. Um die Schneidkantenqualität und die Abtragsmenge des Schneidwerkzeugs sicherzustellen, ist daher die Schleifzeit lang und die Bearbeitungsleistung gering. Darüber hinaus ist die Schleifzeit auch sehr unterschiedlich, wenn Härte, Inhalt und Partikelgröße von PCD unterschiedlich sind.

(3) Granularität hat großen Einfluss

PCD-Materialien werden für Schneidwerkzeuge entsprechend der Partikelgröße verwendet. Sie werden hauptsächlich in drei Kategorien unterteilt: grobkörnige Partikelgröße (20-50 μm), mittlere Partikelgröße (ca. 10 μm) und feine Partikelgröße (~ 5 μm). Die Schleifkraft und das Schleifverhältnis unterscheiden sich um ein Vielfaches bis Zehnfaches. Grobkörniges PCD hat das höchste Schleifverhältnis und das Schleifen ist auch am schwierigsten. Nach dem Schleifen ist die Schneide am schwerwiegendsten und die Qualität am schlechtesten, aber die Verschleißfestigkeit ist am stärksten; das feinkörnige PCD-Schleifverhältnis ist relativ am niedrigsten und das Schleifen ist einfacher. Die Qualität der Schneide nach dem Schleifen