วัสดุเครื่องมือแข็งพิเศษ หมายถึงวัสดุแข็งพิเศษที่สามารถใช้เป็นเครื่องมือตัด ปัจจุบันสามารถแบ่งได้เป็นสองประเภท ได้แก่ วัสดุเครื่องมือตัดเพชร และวัสดุเครื่องมือตัดคิวบิกโบรอนไนไตรด์ วัสดุใหม่ที่ถูกนำไปใช้หรืออยู่ระหว่างการทดสอบมี 5 ประเภทหลัก
(1) เพชรผลึกเดี่ยวขนาดใหญ่สังเคราะห์จากธรรมชาติและเทียม
(2) โพลีไดมอนด์ (PCD) และโพลีไดมอนด์คอมโพสิตเบลด (PDC)
(3) เพชร CVD
(4) โพลีคริสตัลคิวบิกโบรอนแอมโมเนีย (PCBN)
(5) การเคลือบแอมโมเนียโบรอนลูกบาศก์ CVD
1. เพชรผลึกเดี่ยวขนาดใหญ่จากธรรมชาติและสังเคราะห์
เพชรธรรมชาติมีโครงสร้างผลึกที่สม่ำเสมอ ปราศจากขอบเกรนภายใน ทำให้คมตัดของเครื่องมือมีความเรียบเนียนและคมกริบในระดับอะตอม มีความสามารถในการตัดสูง ความแม่นยำสูง และแรงตัดต่ำ ความแข็ง ความทนทานต่อการสึกหรอ การกัดกร่อน และความเสถียรทางเคมีของเพชรธรรมชาติ ช่วยให้เครื่องมือมีอายุการใช้งานยาวนาน มั่นใจได้ถึงการตัดแบบปกติที่ยาวนาน และลดผลกระทบจากการสึกหรอของเครื่องมือต่อความแม่นยำของชิ้นส่วนที่ผ่านกระบวนการ ค่าการนำความร้อนสูงช่วยลดอุณหภูมิในการตัดและการเสียรูปเนื่องจากความร้อนของชิ้นส่วน คุณสมบัติอันละเอียดอ่อนของเพชรผลึกเดี่ยวธรรมชาติขนาดใหญ่ สามารถตอบสนองความต้องการส่วนใหญ่ในด้านการตัดที่แม่นยำและความแม่นยำสูงสำหรับวัสดุเครื่องมือ แม้จะมีราคาสูง แต่ก็ยังคงได้รับการยอมรับว่าเป็นวัสดุเครื่องมือที่มีความแม่นยำและความแม่นยำสูงเป็นพิเศษ สามารถนำไปใช้อย่างกว้างขวางในการประมวลผลเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์และเทคโนโลยีขั้นสูงอื่นๆ ในด้านกระจก ขีปนาวุธ และจรวด ฮาร์ดดิสก์ไดรฟ์คอมพิวเตอร์ เครื่องเร่งอนุภาคอิเล็กตรอน ชิ้นส่วนนาฬิกาแบบดั้งเดิม เครื่องประดับ ปากกา บรรจุภัณฑ์โลหะตกแต่งที่มีความแม่นยำ นอกจากนี้ ยังสามารถนำไปใช้ในการผลิตจักษุวิทยา มีดผ่าตัดสมอง ใบมีดชีวภาพแบบบางพิเศษ และเครื่องมือทางการแพทย์อื่นๆ การพัฒนาเทคโนโลยีอุณหภูมิสูงและแรงดันสูงในปัจจุบันทำให้สามารถผลิตเพชรผลึกเดี่ยวขนาดใหญ่ที่มีขนาดที่กำหนดได้ ข้อดีของวัสดุเครื่องมือเพชรชนิดนี้คือขนาด รูปร่าง และประสิทธิภาพที่ดี ซึ่งไม่สามารถทำได้ในผลิตภัณฑ์เพชรธรรมชาติ เนื่องจากเพชรธรรมชาติขนาดใหญ่มีปริมาณน้อย มีราคาแพง วัสดุเครื่องมือเพชรผลึกเดี่ยวสังเคราะห์ขนาดใหญ่จึงถูกนำมาใช้ในกระบวนการตัดที่มีความแม่นยำสูง เพื่อใช้ทดแทนเพชรผลึกเดี่ยวขนาดใหญ่ตามธรรมชาติ ดังนั้นการประยุกต์ใช้วัสดุนี้จึงได้รับการพัฒนาอย่างรวดเร็ว
2. เพชรโพลีคริสตัล (PCD) และเพชรโพลีคริสตัลคอมโพสิต (PDC) เมื่อเปรียบเทียบกับเพชรโพลีคริสตัลเดี่ยวขนาดใหญ่ที่ใช้เป็นวัสดุเครื่องมือ เพชรโพลีคริสตัล (PCD) และเพชรโพลีคริสตัลคอมโพสิต (PDC) มีข้อดีดังต่อไปนี้: (1) การจัดเรียงตัวของเกรนแบบไม่มีระเบียบ เป็นไอโซทรอปิก ไม่มีพื้นผิวแตกแยก ดังนั้นจึงไม่เหมือนเพชรโพลีคริสตัลเดี่ยวขนาดใหญ่ที่มีความแข็งแรงและความแข็งของพื้นผิวผลึกต่างกัน
และความทนทานต่อการสึกหรอก็ต่างกันมาก และเนื่องจากมีพื้นผิวแตกและเปราะบาง
(2) มีความแข็งแรงสูง โดยเฉพาะวัสดุเครื่องมือ PDC เนื่องจากมีเมทริกซ์คาร์ไบด์รองรับและทนต่อแรงกระแทกสูง แรงกระแทกจะทำให้เกิดการแตกหักของเม็ดเล็กๆ เท่านั้น ไม่เหมือนเพชรผลึกเดี่ยวที่มีการยุบตัวขนาดใหญ่ ดังนั้น เครื่องมือ PCD หรือ PDC จึงไม่เพียงแต่ใช้สำหรับการตัดที่แม่นยำและการตัดแบบกึ่งละเอียดทั่วไปเท่านั้น แต่ยังสามารถใช้กับการตัดหยาบจำนวนมากและการแปรรูปแบบไม่ต่อเนื่อง (เช่น การกัด) ซึ่งช่วยเพิ่มขอบเขตการใช้งานของวัสดุเครื่องมือเพชรได้อย่างมาก
(3) สามารถเตรียมเครื่องมือเปล่า PDC ขนาดใหญ่ให้ตรงตามความต้องการของเครื่องมือตัดขนาดใหญ่ เช่น เครื่องกัด
(4) สามารถสร้างรูปทรงเฉพาะเพื่อตอบสนองความต้องการในการแปรรูปที่แตกต่างกันได้ ด้วยการพัฒนาเทคโนโลยีและกระบวนการผลิตของแท่งเครื่องมือ PDC เช่น ประกายไฟฟ้า เทคโนโลยีการตัดด้วยเลเซอร์ แท่งใบมีดรูปทรงพิเศษอื่นๆ เช่น สามเหลี่ยม ก้างปลา หน้าจั่ว เป็นต้น เพื่อตอบสนองความต้องการของเครื่องมือตัดพิเศษ แท่งเครื่องมือ PDC ยังสามารถออกแบบเป็นแท่งเครื่องมือ PDC แบบห่อ แบบแซนวิช และแบบม้วนได้อีกด้วย
(5) ประสิทธิภาพของผลิตภัณฑ์สามารถออกแบบหรือคาดการณ์ได้ และกำหนดคุณลักษณะที่จำเป็นต่อการปรับให้เหมาะกับการใช้งานเฉพาะ ตัวอย่างเช่น การเลือกวัสดุเครื่องมือ PDC ที่มีเนื้อละเอียดสามารถปรับปรุงคุณภาพคมของเครื่องมือได้ วัสดุเครื่องมือ PDC ที่มีเนื้อหยาบสามารถปรับปรุงความทนทานของเครื่องมือได้
สรุปได้ว่า ด้วยการพัฒนาของวัสดุเครื่องมือ PCD และ PDC การประยุกต์ใช้เครื่องมือ PCD และ PDC ได้รับการขยายอย่างรวดเร็วไปยังการผลิตต่างๆ มากมาย
อุตสาหกรรมนี้ใช้กันอย่างแพร่หลายในโลหะที่ไม่ใช่เหล็ก (อลูมิเนียม โลหะผสมอลูมิเนียม ทองแดง โลหะผสมทองแดง โลหะผสมแมกนีเซียม โลหะผสมสังกะสี ฯลฯ) คาร์ไบด์ เซรามิก วัสดุที่ไม่ใช่โลหะ (พลาสติก ยางแข็ง แท่งคาร์บอน ไม้ ผลิตภัณฑ์ซีเมนต์ ฯลฯ) วัสดุคอมโพสิต (เช่น พลาสติกเสริมใย CFRP คอมโพสิตเมทริกซ์โลหะ MMCs การประมวลผลการตัด โดยเฉพาะอย่างยิ่งในอุตสาหกรรมยานยนต์และการแปรรูปไม้ ได้กลายเป็นคาร์ไบด์แบบดั้งเดิมที่มีประสิทธิภาพสูงทางเลือก
เวลาโพสต์: 27 มี.ค. 2568
