床头产业精密工具

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不一样电镀金刚石工具的研发与应用
来源:华体会携手沃尔夫斯堡版    发布时间:2024-07-28 20:28:05

  金刚石电镀砂带是指以电镀镍金属作为结合剂,精选金刚石粉为磨料,由背衬材料、挠性金属基材及有序排布金刚石镀层三个部分所组成,背衬材料和柔性金属基材粘结成环形的一种新型超硬涂附磨具产品。与普通磨料砂带相比,具有超硬材料的“硬”和涂附磨具“柔”’的双重特性,其工作层表面有序排布磨削小单元之间的缝隙形成了较大容屑空间,有利于散热,提高了加工质量,砂带柔韧性及排屑的能力,在使用的过程中同时具有粉尘少,噪音低的环保优势。

  现代工业发展中,金刚石电镀砂带以多面刀刃的特殊结构,在工业生产里大范围的应用,并享有“万能磨削”的美称誉。随着对工件质量发展要求的逐渐提高,原有砂带工艺的加工已不能够满足严格的规定要求,在工业发达国家,金刚石电镀砂带早已普遍应用于玻璃、石材、陶瓷、复合材料、航天航空、硅材料等硬脆材料的磨抛加工。

  肖乐银、王进保等通过研究得到了如下结果:能够准确的通过用户的要求制造各种粒度和尺寸规格的产品,同时磨片、手持块和砂圈等各种异形产品繁多,全部的产品均可在有水或无水状态下使用,磨削性能卓越,应用面广,性价比高。同时,由于镍镀层对磨料有比较强的把持力,使电镀砂带拓展于cBN领域成为可能,相对金刚石磨料,cBN砂带可应用于钢铁、铁合金等含铁族元素难加工材料的磨抛,特别是高碳钢、合金钢、淬火钢等高硬度钢材表面研磨和抛光,以及要求自动控制、精密与超精密研抛的场合。

  因此,随国家高效高精加工要求的提高以及加强环境保护的迫切要求,加之超硬材料行业设施和产品研究开发水平的逐步的提升,金刚石电镀砂带将有广阔的应用空间和发展前景。

  金刚石线年代中期开始,由于线锯加工的切缝窄、厚度均匀、翘曲度较低,而被大范围的应用于单晶硅等贵重硬脆材料的加工。根据线锯结合剂种类的不同,线锯大致上可以分为游离磨料和固结磨料两类。游离磨料线切割加工在工业切割领域表现稳定,在光伏产业大尺寸硅片切割领域大范围的应用,但其存在加工效率较低且不利于加工更硬的材料、磨浆对环境造成污染严重等问题,因而严重制约了该技术的逐步发展。随着生产的发展,游离磨料线切割技术逐渐被固结磨料线锯切割技术所替代,而其磨料一般都会采用金刚石。电镀金刚石线锯是一种在镀液中添加一定的金刚石磨料,当镀液中的金属离子在阴极还原成金属,沉积在线锯基体上时,金刚石微粒被包覆进入镀层而成的线性线锯切工具。其比原来的游离磨粒具有更高的耐磨性,同时能承受较大的切削力和较长的切削时间。

  金刚石线切割又分为往复式和环形式,往复式金刚石线锯相对于传统的锯片更加细,直径一般不超过0.3mm,切缝很小,但是用于切割更高硬度的脆性材料,往复式金刚石线的切割效率非常低,进刀速度低于0.5mm/min,相对于传统加工无显著的速度优势。由于进刀速度慢,也难以满足YAG晶体加工的高效率的要求。目前,工业上比较先进的方式还是环形金刚石线切割。

  金刚石电镀环形线m/s,金刚石线mm,金刚石线mm,相对于往复式,环形式金刚石线倍,加上金刚石线的直径大,可承受的拉力更大,进刀速度能更快,虽然切缝大(0.8-0.9之间),和传统的锯片切割机的切缝基本一样,但是切割效率得到极大的提高。理论上,高效率的磨削切割,同时意味着快速的磨损,金刚石线同样很快磨损直至金刚石磨粒被耗尽。

  作为成形磨削必备的修整工具,各类金刚石滚轮的诞生推进了深切缓进给强力磨削技术的快速发展。因具有修整时间短、常规使用的寿命长、修整精度高、加工零件一致性好等优点,金刚石滚轮大范围的使用在汽车、航天航空、军工等行业。随着被加工零件复杂程度逐步的提升,越来越复杂的滚轮应运而生。

  国内镀法制造的金刚石滚轮精度可达5um,,电镀金刚石滚轮的工作层是电镀层,电镀层是Ni-金刚石复合电镀,该复合层的质量直接决定滚轮的质量。电镀层的质量控制包括机械性能控制和对固结磨料能力控制。电镀层机械性能是指镀层的应力和硬度,电镀层内应力过大会使滚轮出现裂纹、掉块,硬度过低会降低沉积层对金刚石的把持能力,导致金刚石磨粒过早脱落,降低常规使用的寿命。而且由于其特殊性,电镀时阳极和型腔距离接近,尖端效应严重,当近阳极的厚度是磨料尺寸的好几倍时,远阳极位置的镍层还未将磨粒完全包裹住,各位置厚度严重不均匀,这大大延长了滚轮的电镀时间,降低了滚轮的电镀效率。

  李媛媛、王永宝等针对传统电镀金刚石滚轮出现缺砂、掉块等质量上的问题,将优异的氨基磺酸镍电镀液体系引入电镀金刚石滚轮的电镀中,用正交实验法研究了氯化镍、硬化剂和整平剂对镀层硬度、应力及厚度一致性的影响。

  电镀金刚石钻头是利用电镀原理,使沉积金属(合金)将金刚石颗粒包镶在钻头钢体上形成牢固耐磨的工作层(胎体)而制成的钻头。电镀金刚石钻头存在内外径磨损较快、与工作层的磨损不相适应等问题,明显影响了钻头的使用效果,缩小了钻头的应用限制范围。因此,杨展等人提出了解决实际问题的方法。

  螺旋形外水槽能提高钻井液的上升速度,有利于冷却钻头和清洗孔底,更有助于减少岩粉在钻头外径部位停滞时间,更重要的是钻头的保径部分也呈螺旋形状,钻头回转钻进时与孔壁的接触由直线接触变为螺旋线接触,接触面积增大,钻头旋转变得平稳了,外径的磨损将减少。

  聚晶保径规保径钻头,这种电镀钻头的保径方法是采用聚晶,先在钻头的内外径部位铣出嵌镶聚晶的直槽,然后将聚晶嵌牢在直糟里,聚晶嵌入槽内约三分之二的高度。之后再置于镀槽内加金刚石复合镀,直到复合镀层与聚晶平面一致,并达到钻头的内外径规格,电镀内外保径层即完成。应用这种方法制造的电镀金刚石钻头,在河南灵保金矿使用,其保径效果很好,在大陆学科钻探工程中,采用该方法保径的电镀φ157mm金刚石钻头,使用了 14个钻头均获得成功。

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