נכון לעכשיו, תעשיית עיבוד המכונות בסין מתפתחת במהירות, וכמה חומרים שקשה לחתוך נמצאים בשימוש נרחב בתעשיית החומרים ובתעשיית המכונות המדויקות.על מנת לענות על צורכי הפיתוח של תעשיית עיבוד מכונות מודרנית, עלינו להשתמש בכמה כלים בעלי חוזק גבוה וקשיחות טובה.לכן, כלי חומר קשיח מיושמים בהדרגה בתעשיית העיבוד המכני.מאמר זה מתמקד ביישום של כלי חומר קשיח בעיבוד שבבי לאור פיתוח כלי חומר קשיח, על מנת לספק התייחסות הדדית לחברים באותו תעשייה.
עם ההתפתחות המהירה של טכנולוגיית ייצור מודרנית ותחרות עזה בשוק, הדרישות של תעשיית הייצור המכני לחלקי ציוד מכני גוברות גם הן, במיוחד עבור הביצועים המבניים של חלקים מכניים.לכן, חומרים חדשים בעלי תכונות שונות הופיעו בחברה בהדרגה.חומרים חדשים אלה לא רק מהווים אתגר רציני לכלי עיבוד שבבי מסורתיים, אלא גם די קשים לעיבוד.בשלב זה, כלי חיתוך מתקדמים הפכו למפתח לפיתוח תעשיית העיבוד המכני, וכלי חומר קשיח יושמו ללא ספק בעיבוד מכני מודרני.
1. היסטוריית פיתוח של כלי חומר קשיח
בשנות ה-50, מדענים אמריקאים לקחו אבקת יהלומים סינתטיים, בונד ובורון קרביד כחומרי גלם, הגיבו תחת טמפרטורה ולחץ גבוהים, וסינטר בלוק פול-גבישי כחומר העיקרי של הכלי.לאחר שנות ה-70, אנשים פיתחו בהדרגה חומרי יריעות מרוכבים, המיוצרים על ידי שילוב של יהלום וקרביד צמנט, או בורון ניטריד וקרביד צמנט.בטכנולוגיה זו, קרביד צמנט נחשב למצע, ושכבת יהלום נוצרת על פני המצע על ידי לחיצה או סינטר.עובי היהלום הוא כ-0.5 עד 1 מ"מ.חומרים כאלה יכולים לא רק לשפר את עמידות הכיפוף של חומרים, אלא גם לפתור ביעילות את הבעיה שחומרים מסורתיים אינם קלים לרתך.זה קידם את כלי החומר הקשה להיכנס לשלב היישום.
2. יישום כלי חומר קשיח בעיבוד שבבי
(1) יישום של כלי יהלום קריסטל יחיד
יהלום גביש בודד מחולק בדרך כלל ליהלום סינטטי ויהלום טבעי.בדרך כלל, אם נעשה שימוש ביהלום גביש יחיד לייצור הכלי, יש צורך לבחור ביהלום עם גודל חלקיקים גדול יותר, מסה גדולה מ-0.1 גרם ואורך קוטר גדול מ-3 מ"מ.כיום, יהלום טבעי הוא החומר הקשה ביותר במינרלים.יש לו לא רק עמידות בפני שחיקה טובה, אלא גם הכלי העשוי ממנו חד מאוד.יחד עם זאת, יש לו עמידות הדבקה גבוהה ומוליכות תרמית נמוכה.הכלי המעובד חלק ואיכותי.יחד עם זאת, לכלי העשוי מיהלום טבעי עמידות טובה מאוד וחיי שירות ארוכים יחסית.בנוסף, כאשר חיתוך במשך זמן רב, זה בקושי ישפיע על עיבוד החלקים.למוליכות התרמית הנמוכה יחסית יכולה להיות השפעה טובה על מניעת דפורמציה של חלקים.
ליהלום טבעי יתרונות רבים.למרות שיתרונות אלו יקרים, הם יכולים לעמוד בדרישות של פעולות חיתוך רבות בדיוק גבוה ונמצאים בשימוש נרחב בחיתוך מדויק וחיתוך אולטרה-דיוק.כמו מראות מחזירות המשתמשות בכורים אטומיים ובטכנולוגיות מתקדמות אחרות, כמו גם גירוסקופים לניווט קרקעי המשמשים על טילים או רקטות, כמו גם חלקי שעונים, אביזרי מתכת וכו', יישמו טכנולוגיה זו.
(2) יישום של כלי יהלום רב גבישי
יהלום פולי גבישי נקרא בדרך כלל יהלום סינטר.השימוש ביהלום רב גבישי למתכות כגון קובלט, דרך הטמפרטורה הגבוהה ותנאי הלחץ הגבוה, יהפוך אבקת יהלום חד גבישית לפול גבישית לאחד, ובכך יווצר חומר כלי רב גבישי.הקשיות של יהלום רב גבישי נמוכה מזו של יהלום טבעי.עם זאת, הוא נוצר על ידי מגוון של אבקות יהלומים, ואין מקרה שלמישורי גביש שונים יש חוזק וקשיות שונים.בעת חיתוך, קצה החיתוך העשוי מיהלום פולי-גביש בעל עמידות גבוהה מאוד בפני נזק מקרי ועמידות טובה בפני שחיקה.זה יכול לשמור על קצה החיתוך חד במשך זמן רב יחסית.יחד עם זאת, הוא יכול להשתמש במהירות חיתוך מהירה יחסית בעת עיבוד שבבי.בהשוואה לכלי קרביד מוצק WC, לכלי יהלום פוליבריסטליים יש חיי שירות ארוכים יותר, גישה קלה יותר לחומרים סינתטיים ומחירים נמוכים יותר.
(3) יישום של יהלום CVD
חומר הכלי של יהלום CVD מעובד בלחץ נמוך, שהוא ההבדל הגדול ביותר מטכנולוגיית PSC המסורתית וטכנולוגיית PDC.יהלום CVD אינו מכיל שום רכיב זרז.למרות שהוא דומה ליהלום טבעי בחלק מהמאפיינים, הוא עדיין זהה ליהלום רב-גבישי בחומרים, כלומר, הגרגירים בהרכב מסודרים בצורה לא מסודרת, חסרי משטח מחשוף שביר, ויש להם אותן תכונות בין משטחים.בהשוואה לכלים המיוצרים על ידי טכנולוגיה מסורתית, לכלים המיוצרים על ידי טכנולוגיית יהלומי CVD יש יותר יתרונות, כגון צורת כלי מורכבת יותר, עלות ייצור נמוכה יותר וריבוי להבים של אותו להב.
(4) יישום של בור ניטריד מעוקב פוליקריסטלי
Polycrystalline cubic boron nitride (PCBN) הוא כלי חומר קשיח נפוץ מאוד, שנמצא בשימוש נרחב יותר ויותר בעיבוד שבבי.לכלי המיוצר בטכנולוגיה זו יש קשיות מעולה ועמידות בפני שחיקה.זה לא יכול לשמש רק בטמפרטורות גבוהות יחסית, אלא גם בעל עמידות בפני קורוזיה ומוליכות תרמית מצוינים.בהשוואה לכלי PCD ו-PDC, כלי בור ניטריד מעוקב רב-גבישי עדיין נחותים בעמידות הבלאי, אך ניתן להשתמש בהם בדרך כלל ב-1200 ℃ ויכולים לעמוד בפני קורוזיה כימית מסוימת!
כיום, ניטריד בורון מעוקב רב-גבישי משמש בעיקר בייצור רכב, כגון מנועי רכב, צירי תיבת הילוכים ודיסקיות בלמים.בנוסף, כחמישית מעיבוד הציוד הכבד משתמש גם בטכנולוגיה זו.בשנים האחרונות, עם התפתחות טכנולוגיית המחשב וטכנולוגיית מכונת CNC, היישום של בור ניטריד מעוקב רב-גבישי הפך לנפוץ יותר ויותר, ועם יישום תפיסות עיבוד מתקדמות כגון חיתוך במהירות גבוהה, חריטה במקום השחזה, הכלי חומר של בור ניטריד מעוקב רב-גבישי התפתח בהדרגה לחומר חשוב בעיבוד חריטה מודרני.
3. סיכום
היישום של כלי חומר קשיח בעיבוד שבבי לא רק משפר את איכות ויעילות העיבוד, אלא גם ממלא תפקיד חיוני בפיתוח תעשיית העיבוד המכני.לכן, על מנת לקדם את התפתחות תעשיית העיבוד המכני, יש צורך לחזק באופן מתמיד את המחקר של כלי חומר קשיח, להבין היטב את הידע הקשור לכלי חומר קשיח, ולחזק את פרקטיקת היישום, לא רק כדי לשפר את איכות צוות, אלא גם לחזק את היישום של מדע וטכנולוגיה בשיפור כלי חומר קשיח, כדי לממש את התפתחות קפיצת המדרגה של תעשיית העיבוד המכני.
זמן פרסום: יוני-03-2019