Vật liệu dao cắt siêu cứng bao gồm kim cương tự nhiên, cũng như kim cương nhân tạo và CBN (cubic boron nitride) có độ cứng và các đặc tính tương đương. Do giá thành của kim cương tự nhiên khá cao, trong sản xuất các giải pháp dao cắt siêu cứng thường sử dụng kim cương đa tinh thể nhân tạo, cubic boron nitride đa tinh thể và các vật liệu composite từ chúng; sau đây, chúng ta sẽ cùng tìm hiểu thêm. Giải pháp dao cắt siêu cứng Phát triển và ứng dụng đi thôi!

　　Kim cương có độ cứng và khả năng chống mài mòn cực cao; độ cứng vi mô của nó có thể đạt tới 10.000 HV, làm cho nó trở thành vật liệu cứng nhất trong các loại vật liệu chế tạo dụng cụ cắt. Ngoài ra, hệ số ma sát của kim cương rất nhỏ, nó không tương tác hóa học với các kim loại màu, giúp phoi dễ dàng thoát ra, đồng thời có hệ số dẫn nhiệt cao, do đó khi gia công bằng dao cắt kim cương thường ít sinh ra phoi, chất lượng bề mặt gia công tốt. Tuy nhiên, các kim loại màu như đồng, nhôm và hợp kim của chúng, cũng như gốm, hợp kim cứng chưa nung kết và nhiều loại vật liệu composite được tăng cường bằng sợi hoặc hạt, đều dễ bị cacbon hóa ở khoảng 700–800°C; vì vậy, kim cương không thích hợp để gia công các vật liệu thép. Nguyên nhân là ở nhiệt độ cao, các nguyên tử sắt dễ phản ứng với các nguyên tử carbon và chuyển thành cấu trúc graphit. Hơn nữa, khi dùng kim cương để gia công các hợp kim nền niken, dụng cụ cũng sẽ bị mài mòn rất nhanh.

　　 Giải pháp dao cắt siêu cứng Các giống chính và ứng dụng

　　Hiện nay, các loại vật liệu dao cắt bằng hợp kim cứng đã được ứng dụng hoặc đang trong giai đoạn thử nghiệm trên thế giới chủ yếu bao gồm:

　　1. Kim cương đơn tinh thể tự nhiên và tổng hợp

　　Kim cương đơn tinh thể bao gồm hai loại: kim cương tự nhiên (ND) và kim cương tổng hợp. Để chế tạo dụng cụ cắt gọt, kim cương đơn tinh thể phải có kích thước hạt lớn (khối lượng phải lớn hơn 0,1 g, đường kính nhỏ nhất không được vượt quá 3 mm). ND là vật liệu cứng nhất trong số các khoáng vật đã biết, với độ cứng vi mô lên đến 10.000 HV, khả năng chống mài mòn tốt, đồng thời lưỡi cắt rất sắc bén, độ nhám bề mặt lưỡi thấp, hệ số ma sát nhỏ, khả năng chống dính tốt, hệ số dẫn nhiệt cao. Trong quá trình cắt gọt, độ cứng, tính chống mài mòn, tính chống ăn mòn và tính ổn định hóa học của lưỡi dao làm bằng kim cương tự nhiên giúp bảo đảm tuổi thọ cực kỳ dài cho dụng cụ cắt, duy trì hoạt động cắt gọt bình thường trong thời gian dài, đồng thời giảm thiểu ảnh hưởng của mài mòn dụng cụ đối với chi tiết gia công; hơn nữa, hệ số dẫn nhiệt cao còn giúp hạ thấp nhiệt độ cắt và hạn chế biến dạng nhiệt của chi tiết. Giải pháp dụng cụ cắt siêu cứng.

　　2. Lưỡi cắt composite từ kim cương polycrystalline và kim cương polycrystalline

　　PCD, còn gọi là khối thiêu kết kim cương, là một loại vật liệu đa tinh thể được hình thành dưới điều kiện nhiệt độ và áp suất cao, trong đó các bột đơn tinh thể kim cương được liên kết chặt chẽ nhờ chất kết dính kim loại như coban. Độ cứng của PCD thấp hơn một chút so với kim cương đơn tinh thể tự nhiên; tuy nhiên, do cấu trúc gồm các hạt kim cương được sắp xếp ngẫu nhiên và liên kết đồng nhất, vật liệu này có tính đẳng hướng và không có mặt phân tách. Do đó, cường độ, độ cứng cũng như khả năng chống mài mòn trên các mặt tinh thể khác nhau của PCD không có sự chênh lệch lớn như ở kim cương đơn tinh thể lớn, vốn thường bị giòn do sự hiện diện của các mặt phân tách.

　　3. Kim cương CVD

　　Kim cương CVD được chế tạo ở áp suất thấp; khác với kim cương đơn tinh thể lớn, PCD và PDC lại được tổng hợp dưới điều kiện nhiệt độ cao và áp suất cực lớn. Kim cương CVD có ba loại: thứ nhất là lớp phủ kim cương CVD được lắng đọng trên nền thích hợp (bao gồm cả lớp phủ carbon kiểu kim cương DLC); thứ hai là màng dày kim cương CVD không có lớp hỗ trợ, với độ dày 1 mm; thứ ba là màng đơn tinh thể hoặc màng gần đơn tinh thể kim cương CVD được phát triển ngoại vi trên hạt giống kim cương. Kim cương CVD là loại kim cương thuần khiết, không chứa bất kỳ chất xúc tác kim loại nào, do đó tính ổn định nhiệt của nó gần tương đương với kim cương tự nhiên. Giống như polycrystalline diamond tổng hợp nhân tạo dưới điều kiện nhiệt độ cao và áp suất lớn, các hạt trong polycrystalline diamond CVD cũng được sắp xếp một cách vô trật tự, không có mặt phân cắt giòn và có tính đẳng hướng. So với dao cắt PCD và PDC, dao cắt phủ lớp CVD có những ưu điểm như hình dạng dao phức tạp, chi phí thấp và một mảnh dao có nhiều lưỡi cắt. Tuy nhiên, giải pháp dao cắt siêu cứng này cũng tồn tại nhược điểm là độ bám dính giữa lớp phủ kim cương và nền thấp, đồng thời việc mài xử lý các mép có lớp phủ kim cương CVD dễ dẫn đến hiện tượng bong tróc. Cho đến nay, thị trường ứng dụng của kim cương CVD vẫn còn hạn chế; so với PDC, ưu điểm chủ yếu của màng dày kim cương CVD là tính ổn định nhiệt tốt, nhưng nhược điểm là cường độ liên kết giữa các hạt thấp, ứng suất nội tại lớn, độ giòn tương đối cao và không dẫn điện. Đặc biệt, việc thiếu tính dẫn điện đã cản trở ứng dụng của nó trong các công nghệ gia công bằng tia lửa điện (EDM) như cắt và mài. Công nghệ này được sử dụng rộng rãi trong ngành gia công dao cắt bằng kim cương, nhất là trong sản xuất và chỉnh sửa dao dùng cho gia công gỗ.

　　Những giới thiệu trên đây chính là Giải pháp dao cắt siêu cứng Việc phát triển và ứng dụng, nếu cần tìm hiểu thêm, vui lòng liên hệ với chúng tôi bất cứ lúc nào!