Изследвания и статус на приложение на ултратънки диамантени режещи дискове

Изключително тънки диамантени режещи дисковепостепенно привлякоха вниманието на хората поради предимствата си като ултратънка ширина на канала за рязане, гладка фрактура при рязане, нисък процент на отхвърляне и висока ефективност на рязане.

 

Тази статия обобщава напредъка на изследванията и състоянието на приложението на основните методи за производство на ултратънки диамантени режещи дискове през последните 10 години и представя методите за подготовка на ултратънки диамантени режещи дискове, включително методи за галванопластика и втвърдяване на смола. Методът на галванопластика се характеризира със своето просто оборудване, зелено. Предимствата на опазването на околната среда и рециклируемото производство се превърнаха в най-вероятния метод за подготовка за широкомащабно промишлено приложение. Статията най-накрая посочи посоката на развитие.

 

Производството на диамантени ултратънки режещи дискове по метод на смола е метод, който може да постигне добро запазване на формата. Обикновено като свързващо вещество се използва термореактивна фенолна смола. Неговият метод е да се смесят диамантени абразивни зърна със смола и след това да се използва горещо пресоване за синтероване и топлина. Шлифоването се извършва след втвърдяване, процес, който отнема часове и следователно е скъп за производство. С напредването на технологиите термовтвърдяващите се смоли постепенно се заменят от втвърдяващи се на светлина смоли, които се състоят главно от основни полимери (фотоомрежващи полимери), реактивни разредители (фотополимеризиращи мономери), фотоинициатори и добавки. състав. Най-съществената разлика между него и термично втвърдяващата се смола е, че неговият процес на втвърдяване е процес на химическа реакция, причинен от абсорбиране на светлина с подходяща дължина на вълната, и превръщането му от течност в твърдо вещество е резултат от увеличаване на молекулното тегло, а не причинено от изпаряване на разтворителя, така че той има предимства за бързо втвърдяване, без замърсяване и спестяване на енергия, но ограничаващият фактор е високата цена на неговите суровини.

Използвайки фотовтвърдяваща се смола за производство на ултратънки диамантени режещи дискове, Peng Wei, Gu Taihong и др. използваха фотовтвърдяваща се смола като свързващо вещество, за да разработят успешно ултратънко диамантено режещо колело с дебелина 0.15 mm и завършено тест за рязане на едно парче. Формата на шлифовъчното колело след рязане е: 53mm×40mm×0,15mm. Тестовете за рязане бяха проведени върху пробите, подготвени в експеримента. Чрез анализа на експерименталните данни крайният резултат показва, че добавянето на подходящо количество SiO2. Може да подобри цялостната производителност на режещия диск и когато добавеното съдържание на частици е 48, ефектът на рязане на режещия диск е най-добър и счупването на рязане е по-гладко. Според анализа основната причина за това явление е смилащият ефект на частиците SiO2 върху повърхността на жлеба чрез разпределението с висока плътност на частиците SiO2 върху повърхността на оригиналния хълм и шлифовъчното колело.

През 2004, въз основа на технология за бързо създаване на прототипи, Yao Chunyan, Peng Wei и др. проучиха технологията за бързо производство на ултратънки диамантени листове за шлифовъчни дискове, използващи фоточувствителна смола като свързващо вещество, и добавиха японски REV мустаци ( 13μm × 70μm), за подобряване на механичните свойства на връзката на диамантения режещ лист. Твърдостта на Knoop на едно парче е около K1000, докато твърдостта на Knoop на диаманта е толкова висока, колкото K7000E. Смесете диамантен микропрах и мустаци в подготвената фоточувствителна смола по количествен начин, разбъркайте равномерно и вакуумирайте, за да обезпените, изсипете в тънко изрязаната форма за режещо колело при стайна температура и я втвърдете и оформете чрез ултравиолетово лъчение. Размерът на формирания ултратънък лист диамантено режещо колело е: 52 mm × 40 mm × 0,15 mm. Тестовете за рязане на режещи дискове с различни формули доказват, че добавянето на REV нишки към фоточувствителни смолисти режещи дискове може да подобри производителността на смилане на режещия диск и да подобри качеството на изрязания материал след рязане.

Добавянето само на SiO2 или мустаци към листа за рязане е ограничено в подобряването на работата на листа за рязане и не може да отговори на действителните нужди. През 2004 г. Li Chengfu и други използват епоксидната смола LC-2800, произведена от Showa Polymer Company като свързващо вещество. Смолата се втвърдява чрез облъчване с ултравиолетова светлина, за да се произведат ултра тънки листове, а нейната твърдост, здравина и устойчивост на износване се подобряват чрез добавяне на SiO2 частици и влакна като пълнители. Производственият метод на листа за нарязване е високоскоростен метод за центрофугиране, т.е. първо капнете течната смола върху центъра на субстрата и след това оставете субстрата да се върти с висока скорост, така че течната смола да дифундира върху субстрат, за да образува тънък филм, и облъчва с ултравиолетова светлина горните 10 mm. За да се втвърди втвърдената смола, така че да се произведе ултратънко режещо острие, размерът на пробното острие е 54 mm × 40 mm × 0,05 mm. Експериментите за сравнение на рязане на различни проби доказват, че методът на центрофугиране може да се използва за производство на ултратънки диамантени листове за рязане и добавянето на гранулирани пълнители може да подобри твърдостта, а влакнестите пълнители могат да увеличат здравината. Въглеродните влакна имат по-добра производителност.

 

2.2 Метод на галванопластика

Методът на галванопластика е процес на отлагане на тънък слой от други метали или сплави върху металния субстрат чрез използване на принципа на електролизата. Това е процес на използване на електролиза за прикрепване на слой от метален филм към повърхността на метални или други материални части. Частиците влизат в композитното покритие чрез процеса на електролиза. Guglielmi вярва, че частиците, влизащи в композитното покритие, разчитат главно на двустепенен адсорбционен механизъм: първата стъпка е, че частиците, носещи йони и молекулни филми на разтворителя, се адсорбират върху повърхността на електрода, което се нарича слаба адсорбция. Той е в равновесие с частиците, суспендирани във ваната. Частиците в слабо адсорбирано състояние премахват своите адсорбирани йони и солватиран филм и директно контактуват с повърхността на катода, за да образуват необратима електрохимична адсорбция, която се превръща в силна стъпка на адсорбция. Това е последвано от вграждане на силно адсорбирани частици в покритието по време на процеса на електроотлагане на метал.

През 2000 г. Liu Dingfu от Южнокитайския технологичен университет въвежда метод за използване на композитно покритие, което е процес на производство на диамантени циркулярни триони с покритие от никел-кобалтова сплав като лепило. Острие) Използвайте тънък трион на всеки 6-7 mm, за да изрежете празнина с дължина 9 mm по посока на диаметъра, така че следващите диамантени частици и покритието като свързващ агент да имат подобен механичен мозаечен ефект, така че допълнително укрепване на връзката между композитното покритие и силата на субстрата, удължаване на експлоатационния живот на режещия диск. Методът на шлайфане приема метода на шлайфане, тоест използвайте капкомер за абсорбиране на хидрофилизираните диамантени частици и равномерното им разпръскване върху насочената нагоре повърхност за отлагане и след това леко вибрирайте острието, така че диамантените частици да могат да бъдат в стабилен контакт със субстрата . След предварително покритие, шлайфане, удебеляващо покритие и светло покритие най-накрая се получава добро покритие. Най-накрая е доказано, че никел-кобалтовата сплав може да се използва като свързващо вещество за получаване на добро покритие при направата на диамантени инструменти.

През 2002 г. Guo Tiefeng и Yang Yanjun предложиха фосфатът да бъде използван за първи път за получаване на покрития за химическо преобразуване. Формулата е (g/L): оксалова киселина 5, фосфорна киселина 15, натриев оксалат 4, динатриев фосфат 1O, натриев хлорат 5; условия на работа За: температура 20 градуса, време 5мин. Подготвеното химическо преобразуващо покритие е най-добро с аустенитна неръждаема стомана, която има добра електрическа проводимост, може да направи процеса на електроотлагане гладък и да предотврати силното свързване на материала за електроотлагане със субстрата, така че да улесни отлепването на покритието.

За етапа на електрохимично отлагане се използва разтвор за галванично покритие Ni-Co. Формулата на разтвора за покритие е (g/L): никелов сулфат 220-240, кобалтов сулфат 15-30, борна киселина 25-35, натриев хлорид 10-20 и подходящо количество патент добавки, диамантен прах 5-10. Работните условия на експеримента са: температура на галванопластика 45 градуса ~ 50 градуса, рН стойност 4,1 ~ 4,5, Dk=2A/dm³, разбъркване с въздушна помпа, време на прекъсване 10 минути. Композитното покритие се отстранява от субстрата чрез нагряване и се щампова на машина за студено щамповане. За готовия продукт, направен в експеримента, експериментът за сравнение на листове за рязане показва, че продуктът може да отговори на изискванията за рязане и цената е намалена с 1/3.

Zhou Linhua, Xu Jianhong и др. от Осмия изследователски институт на Шанхайската ядрена индустрия, в патент, подаден през 2003, описват подробно метода за производство на ултратънки диамантени режещи дискове . Като анод се използва никелова плоча, а като катод - неръждаема стомана. Разтворът за галванопластика се получава чрез добавяне на диамантени абразиви, борна киселина и добавки към смесения разтвор на хидратирана метална сол на никел или хидратирана метална сол на никел и други хидратирани метални соли. Формулата е (g/L): сярна киселина, никел 150-300, кобалтов сулфат 3-20, борна киселина 25-40, никелов хлорид 30-60, първичен избелител 0. 2-2, вторичен избелител 0.2-2, лубрикант 0.05-1. Параметрите на процеса на галванопластика са: Dk=2A/dm³, pH стойност 4,1~4,5, температура 45 градуса ~50 градуса, плътност на диаманта 5~20g/L, времето може да контролира дебелината на композитния галванопластиков слой. Поставете катода и анода в разтвора за галванично покритие и след включване на захранването, под действието на електрони, диамантеният абразив и металните йони са равномерно евтектоидни върху катодния субстрат, за да се получи композитен галваничен слой. Внимателно огънете катодния субстрат, галванизиран с композитния слой, във формата на дъга, композитният галваничен слой лесно се отделя от катодния субстрат и накрая се получава отделеното диамантено и никел-кобалтово композитно покритие. След три часа галванопластика може да се получи композитно покритие от 20 μm.

Въз основа на различни субстрати и различни методи за отстраняване на композитни покрития, през 2009 г. Liu Jinlong от Dalian University of Technology представи подробно метода за използване на алуминиева сплав като субстрат за диамантено-никелови композитни покрития в статията „Експериментално изследване за подобряване на ефективността на композитни електродиамантени триони". Подготовка, субстратът от алуминиева сплав се поставя в резервоара за покритие като катод след предварителна обработка за съвместно отлагане на диамантен метал, след получаване на желаната дебелина на покритието, той се изважда, електролизира в самостоятелно направения електролитен резервоар , а субстратът се корозира с подходящ електролит, за да се получи диамантено композитно покритие. Полученото композитно покритие е изследвано върху драскотини и износване на острие върху силиконова пластина и стъкло. След рязане острието остава остро без изкривяване и други деформации, а производителността отговаря на изискванията. He Changyao представи метод за производство на ултратънки диамантени режещи дискове с пластмаса с покритие като субстрат в патента, за който е подадено заявление през 2009 г.

Той избира покрита пластмаса като катодна основа, предварително утаява слой диамант върху повърхността и поставя електролит, смесен с 18-25 никелова сол, 1-2 натриева сол, 1-3 кобалт и 2-4 киселинен разтвор. Сред тях никелова плоча с висока чистота се използва като аноден субстрат, температурата е 30 градуса ~ 40 градуса, а стойността на pH е 4.2-4.6. Диамантът се отлага върху диамантената повърхност на катодния субстрат чрез електроотлагане, за да консолидира диаманта, като по този начин се получава дебелина от 0,5. 02 ~ 1 мм галваничен слой. След това поставете катодния субстрат с галваничния слой в приготвения разтвор на хлороформ, добавен с 2 етанол, разтворете пластмасовото покритие и получете диамантено-никеловото композитно покритие и го нарежете на необходимия размер чрез парче за последваща обработка.