El material superduro para herramientas se refiere al material superduro que puede utilizarse como herramienta de corte. Actualmente, se divide en dos categorías: material para herramientas de corte de diamante y material para herramientas de corte de nitruro de boro cúbico. Existen cinco variedades principales de nuevos materiales que se han aplicado o se encuentran en fase de prueba.
(1) Diamante monocristal grande sintético natural y artificial
(2) Hoja de polidiamante (PCD) y hoja compuesta de polidiamante (PDC)
(3) Diamante CVD
(4) Boro amoniaco cúbico policristalino (PCBN)
(5) Recubrimiento de boro cúbico y amoníaco por CVD
1, diamante monocristal grande natural y sintético
El diamante natural posee una estructura cristalina uniforme sin límite de grano interno, lo que permite que el filo de la herramienta alcance teóricamente una suavidad y agudeza atómicas, con gran capacidad de corte, alta precisión y baja fuerza de corte. Su dureza, resistencia al desgaste y a la corrosión, así como su estabilidad química, garantizan una larga vida útil de la herramienta, garantizan un corte normal y prolongado, y reducen el impacto del desgaste en la precisión de las piezas procesadas. Su alta conductividad térmica reduce la temperatura de corte y la deformación térmica de las piezas. Las excelentes características del diamante monocristalino natural de gran tamaño permiten satisfacer la mayoría de los requisitos de corte de precisión y ultraprecisión para materiales de herramientas. Aunque su precio es elevado, se reconoce como el material ideal para herramientas de precisión y ultraprecisión. Se utiliza ampliamente en el procesamiento de reactores nucleares y otras tecnologías de alta tecnología en el campo de espejos, misiles y cohetes, sustratos de discos duros de ordenador, mecanizado de superprecisión para cañones de electrones de aceleradores, así como en el procesamiento de precisión de piezas de relojes tradicionales, joyería, bolígrafos y decoración metálica para envases. Además, se puede utilizar en la fabricación de instrumentos oftalmológicos, bisturíes para neurocirugía, hojas biológicas ultrafinas y otras herramientas médicas. El desarrollo actual de la tecnología de alta temperatura y alta presión permite preparar diamantes monocristalinos de gran tamaño con un tamaño determinado. La ventaja de este material para herramientas de diamante reside en su buen tamaño, forma y consistencia, características que no se consiguen en los productos de diamante natural. Debido a la escasez de diamantes naturales de gran tamaño y a su elevado precio, el diamante monocristalino sintético de partículas grandes para herramientas se utiliza en el procesamiento de corte de ultraprecisión como sustituto del diamante monocristalino natural de gran tamaño, por lo que su aplicación se desarrollará rápidamente.
2. El diamante policristalino (PCD) y la hoja compuesta de diamante policristalino (PDC) presentan las siguientes ventajas en comparación con el diamante monocristalino de gran tamaño como material de herramienta: (1) Disposición desordenada del grano, isotrópico y superficie sin clivaje. Por lo tanto, no se diferencia del diamante monocristalino de gran tamaño en diferentes resistencias y durezas superficiales.
Y la resistencia al desgaste es muy diferente, y debido a la existencia de la superficie de hendidura y es frágil.
(2) Presenta alta resistencia, especialmente en el caso de las herramientas de PDC, gracias al soporte de la matriz de carburo y a su alta resistencia al impacto. Este solo produce pequeñas roturas de grano, a diferencia del gran colapso del diamante monocristalino. Por lo tanto, las herramientas de PCD o PDC no solo se pueden utilizar para corte de precisión y mecanizado de precisión media, sino también para un gran número de mecanizados de desbaste y procesamiento intermitente (como fresado, etc.), lo que amplía considerablemente el rango de uso de los materiales para herramientas de diamante.
(3) Se puede preparar una pieza en bruto de herramienta PDC de gran tamaño para satisfacer las necesidades de herramientas de mecanizado de gran tamaño, como fresas.
(4) Se pueden fabricar formas específicas para satisfacer las necesidades de diferentes procesos. Gracias a las mejoras en las palanquillas para herramientas PDC y a las tecnologías de procesamiento, como la chispa eléctrica y el corte por láser, se pueden procesar y conformar palanquillas de cuchillas triangulares, de espiga, de gabletes y otras con formas especiales. Para satisfacer las necesidades de herramientas de corte especiales, también se pueden diseñar palanquillas para herramientas PDC envueltas, en sándwich y enrolladas.
(5) El rendimiento del producto puede diseñarse o predecirse, y se le otorgan las características necesarias para adaptarse a su uso específico. Por ejemplo, la selección de material de herramienta PDC de grano fino puede mejorar la calidad del filo de la herramienta; el material de herramienta PDC de grano grueso puede mejorar su durabilidad.
En conclusión, con el desarrollo de materiales para herramientas PCD y PDC, la aplicación de herramientas PCD y PDC se ha expandido rápidamente a muchos sectores de fabricación.
La industria se utiliza ampliamente en metales no ferrosos (aluminio, aleación de aluminio, cobre, aleación de cobre, aleación de magnesio, aleación de zinc, etc.), carburo, cerámica, materiales no metálicos (plástico, caucho duro, varillas de carbono, madera, productos de cemento, etc.), materiales compuestos (tales como plástico reforzado con fibra CFRP, compuesto de matriz metálica MMCs procesamiento de corte, especialmente en la industria del automóvil y procesamiento de madera, se ha convertido en una alternativa de alto rendimiento de carburo tradicional.
Hora de publicación: 27 de marzo de 2025
