Abstrakt
Polikristal Diamond Compact (PDC), adətən almaz kompoziti kimi adlandırılan, müstəsna sərtliyi, aşınmaya davamlılığı və istilik stabilliyi sayəsində dəqiq emal sənayesində inqilab yaratmışdır. Bu məqalədə PDC-nin material xüsusiyyətləri, istehsal prosesləri və dəqiq emalda qabaqcıl tətbiqləri dərindən təhlil edilmişdir. Müzakirə onun yüksək sürətli kəsmə, ultra dəqiq üyütmə, mikro emal və aerokosmik komponent istehsalındakı rolunu əhatə edir. Bundan əlavə, yüksək istehsal xərcləri və kövrəklik kimi problemlər, eləcə də PDC texnologiyasındakı gələcək tendensiyalar həll edilir.
1. Giriş
Dəqiq emal, mikron səviyyəli dəqiqliyə nail olmaq üçün üstün sərtliyə, davamlılığa və istilik stabilliyinə malik materiallar tələb edir. Volfram karbidi və yüksək sürətli polad kimi ənənəvi alət materialları çox vaxt ekstremal şəraitdə çatışmazlıqlara səbəb olur və bu da Polikristal Diamond Compact (PDC) kimi qabaqcıl materialların tətbiqinə səbəb olur. Sintetik almaz əsaslı material olan PDC, keramika, kompozitlər və bərkidilmiş poladlar da daxil olmaqla sərt və kövrək materialların emalında misilsiz performans nümayiş etdirir.
Bu məqalədə PDC-nin əsas xüsusiyyətləri, istehsal üsulları və dəqiq emal üzərində transformativ təsiri araşdırılır. Bundan əlavə, PDC texnologiyasındakı mövcud çətinliklər və gələcək irəliləyişlər araşdırılır.
2. PDC-nin material xüsusiyyətləri
PDC, yüksək təzyiqli, yüksək temperaturlu (HPHT) şəraitdə volfram karbid substratına yapışdırılmış polikristal almaz (PCD) təbəqəsindən ibarətdir. Əsas xüsusiyyətlərə aşağıdakılar daxildir:
2.1 Həddindən artıq Sərtlik və Aşınmaya Davamlılıq
Almaz ən sərt materialdır (Mohs sərtliyi 10-dur), bu da PDC-ni aşındırıcı materialların emalı üçün ideal hala gətirir.
Üstün aşınma müqaviməti alətin ömrünü uzadır və dəqiq emalda boş dayanma müddətini azaldır.
2.2 Yüksək İstilik Keçiriciliyi
Səmərəli istilik yayılması yüksək sürətli emal zamanı istilik deformasiyasının qarşısını alır.
Alətin aşınmasını azaldır və səthi yaxşılaşdırır.
2.3 Kimyəvi Sabitlik
Dəmir və dəmir olmayan materiallarla kimyəvi reaksiyalara davamlıdır.
Korroziyalı mühitlərdə alətlərin aşınmasını minimuma endirir.
2.4 Sınıq Davamlılığı
Volfram karbid substratı zərbəyə davamlılığı artırır, qırılma və sınmanın qarşısını alır.
3. PDC-nin istehsal prosesi
PDC istehsalı bir neçə vacib mərhələni əhatə edir:
3.1 Almaz Tozu Sintezi
Sintetik almaz hissəcikləri HPHT və ya kimyəvi buxar çöküntüsü (CVD) yolu ilə istehsal olunur.
3.2 Sinterləmə Prosesi
Almaz tozu, həddindən artıq təzyiq (5-7 GPa) və temperatur (1400-1600°C) altında volfram karbid substratına sinterlənir.
Metallik katalizator (məsələn, kobalt) almaz-almaz rabitəsini asanlaşdırır.
3.3 Sonrakı emal
PDC-ni kəsici alətlərə çevirmək üçün lazer və ya elektrik boşaltma emalı (EDM) istifadə olunur.
Səthi müalicələr yapışmanı artırır və qalıq gərginlikləri azaldır.
4. Dəqiq emalda tətbiqlər
4.1 Dəmirsiz Materialların Yüksək Sürətli Kəsilməsi
PDC alətləri alüminium, mis və karbon lifli kompozitlərin emalında üstündür.
Avtomobil (porşen emalı) və elektronikada (PCB frezeleme) tətbiqlər.
4.2 Optik Komponentlərin Ultra Dəqiq Üyüdülməsi
Lazerlər və teleskoplar üçün linza və güzgü istehsalında istifadə olunur.
Mikrondan aşağı səth pürüzlülüyünə nail olur (Ra < 0.01 µm).
4.3 Tibbi Cihazlar üçün Mikro Emal
PDC mikroburğuları və son dəyirmanları cərrahi alətlərdə və implantlarda mürəkkəb xüsusiyyətlər yaradır.
4.4 Aerokosmik Komponentlərin Emalı
Titan ərintilərinin və CFRP-nin (karbon lifli möhkəmləndirilmiş polimerlər) minimal alət aşınması ilə emalı.
4.5 Qabaqcıl Keramika və Sərtləşdirilmiş Polad Emalı
PDC, silikon karbid və volfram karbidinin emalında kub bor nitridini (CBN) üstələyir.
5. Çətinliklər və Məhdudiyyətlər
5.1 Yüksək İstehsal Xərcləri
HPHT sintezi və almaz material xərcləri geniş yayılmanın qarşısını alır.
5.2 Kəsmə zamanı kövrəklik
PDC alətləri kəsilməyən səthləri emal edərkən qırılmaya meyllidir.
5.3 Yüksək Temperaturda Termal Deqradasiya
Qrafitləşmə 700°C-dən yuxarı temperaturda baş verir və bu da dəmir materiallarının quru emalında istifadəni məhdudlaşdırır.
5.4 Qara Metallarla Məhdud Uyğunluq
Dəmirlə kimyəvi reaksiyalar sürətlənmiş aşınmaya səbəb olur.
6. Gələcək Trendlər və İnnovasiyalar
6.1 Nanostrukturlu PDC
Nano-almaz dənələrinin daxil edilməsi möhkəmliyi və aşınmaya davamlılığı artırır.
6.2 Hibrid PDC-CBN Alətləri
Qara metal emalı üçün PDC-nin kub bor nitridi (CBN) ilə birləşdirilməsi.
6.3 PDC Alətlərinin Əlavə İstehsalı
3D çap, xüsusi emal həlləri üçün mürəkkəb həndəsələrə imkan verir.
6.4 Təkmilləşdirilmiş örtüklər
Almaz kimi karbon (DLC) örtükləri alətin ömrünü daha da uzadır.
7. Nəticə
PDC, yüksək sürətli kəsmə, ultra dəqiq üyütmə və mikro emalda misilsiz performans təklif edərək, dəqiq emalda əvəzolunmaz hala gəlmişdir. Yüksək xərclər və kövrəklik kimi çətinliklərə baxmayaraq, materialşünaslıq və istehsal texnikalarındakı davamlı irəliləyişlər onun tətbiqlərini daha da genişləndirəcəyinə söz verir. Nanostrukturlu PDC və hibrid alət dizaynları da daxil olmaqla gələcək yeniliklər onun növbəti nəsil emal texnologiyalarında rolunu möhkəmləndirəcək.
Yazı vaxtı: 07 İyul 2025
