Polikristalni dijamantni i kompozitni umetci od karbida (PCD/CC)
PCD/CC je najrašireniji dijamant za strojnu obradu kompozita s metalnom matricom. Nastaje sinteriranjem ili prešanjem sloja polikristalnog dijamanta PCD debljine {{0}}.5-1 mm na površini podloge od cementnog karbida dobre čvrstoće i žilavosti. Čvrstoća na savijanje ove kompozitne oštrice u osnovi je ista kao kod cementnog karbida, a tvrdoća radne površine je bliska onoj čvrstog polikristalnog dijamanta PCD, a zavarljivost je dobra, ponovno brušenje je lako, a cijena je nizak. Tipični polikristalni umetak od dijamanta i volfram karbida je ravan ili u obliku lista, a zatim laserski izrezan na željeni oblik i veličinu umetka. PCD/CC su obično zavareni ili strojno stegnuti i od njih se izrađuju različiti alati za rezanje kao što su tokarenje, bušenje, glodanje, probijanje, razvrtanje, bušenje i piljenje. Učinkovitost PCD/CC je povezana s veličinom dijamantnih zrnaca. De Beers proizvodi PCD umetke u varijantama 002, 010 i 025, s prosječnom veličinom zrna od 2 µm, 10 µm odnosno 25 µm. Što je veća veličina zrna, veća je agregacija volumena dijamanta, bolja je otpornost na habanje i duži vijek trajanja alata, ali je kvaliteta oštrice nešto lošija, što otežava izradu visoko preciznog alata. Naprotiv, fino zrnati alati imaju tup radijus oštrice (općenito 1-2 PCD alata), a kvaliteta obrađene površine je dobra. Zbog toga se kristalna zrna polikristalina kontinuirano pročišćavaju, a postoje fini kristali s 1 kiselinom ili čak manje od 0,5 kiseline. U tu svrhu, životni vijek alata i kvalitetu obrađene površine treba sveobuhvatno razmotriti kako bi se odabrala odgovarajuća kvaliteta polikristalnih dijamantnih i kompozitnih pločica od cementnog karbida.
CVD dijamant
CVD dijamant je čisti dijamantni materijal visoke otpornosti na trošenje, bez veziva, koji se priprema na niskom tlaku (<0.1MPa). CVD diamond comes in two forms: CVD thin film coating (CD) and CVD thick film (TFD).
CD se formira taloženjem sloja dijamanta nalik filmu debljine manje od 50 µm (obično 10~30 µm) koji se sastoji od polikristala na podlogu od cementnog karbida (opće poznata kao legura K-tipa) postupkom CVD (kemijsko taloženje iz pare). . Primjena je pokazala da CD alati s dijamantnim premazom nisu prikladni za strojnu obradu kompozita s metalnom matricom, jer se tvrde čestice u kompozitu mogu istrošiti kroz premaz na površini alata u kratkom vremenu.
TFD je odlaganje dijamantnog debelog filma bez supstrata debljine do 3-5 mm, a zatim rezanje debelog filma na male komadiće određenog oblika prema potrebama, a zatim ga zavarivanje na cementni karbid da se formira kompozitnu oštricu ili alat.
TFD ima dobre sveobuhvatne performanse, nema nedostatak anizotropije prirodnog dijamanta, jer nema metalne veze, sadržaj nečistoća je nizak, a čistoća je blizu 100 posto, tako da su tvrdoća i toplinska vodljivost veće od PCD-a , faktor trenja je manji, kemijski Stabilnost je bolja, a performanse kompozita s metalnom matricom prilično su dobre.
Prikazane su krivulje trošenja alata za 40 posto SiCP A356MMC s dva dijamanta, PCD i TFD. Uvjeti rezanja korišteni u testu na slici 2 su: brzina rezanja od 400m/min, brzina posmaka od 0,05 mm/r, količina zadnjeg rezanja (dubina rezanja) od 0,5 mm i tekućina za rezanje. Na slici 2. može se vidjeti da je dijamantni TFD s debelim filmom najbolji za obradu kompozita s 40 posto SiCP metalne matrice; PCD025 je drugi, a PCD002 ima najniži vijek trajanja alata. Tablica 1 prikazuje parametre rezanja koje preporučuje De Beers za strojnu obradu kompozita s metalnom matricom s polikristalnim dijamantnim pločicama SYNDITE 025. Istraživanje pokazuje da će se s povećanjem brzine rezanja i smanjenjem posmaka vrijednost Ra hrapavosti obrađene površine smanjivati, dok količina alata za rezanje unatrag nema značajan utjecaj na Ra. Stoga kod dorade brzina rezanja treba imati veću vrijednost u tablici 1, a posmak manju vrijednost.
Strojna obrada metalnih matričnih kompozita s dijamantom može biti suho ili mokro rezanje. Međutim, zbog niske toplinske stabilnosti dijamanta, on će biti karboniziran (tj. grafitiziran) na 700-800 stupnju C, što će drastično smanjiti vijek trajanja alata. Ako se rezna tekućina koristi za mokro rezanje, temperatura rezanja se može smanjiti i vijek trajanja alata može se povećati. Međutim, prije nego što se alat zareže u obradak, treba sipati tekućinu za rezanje dok se rezanje ne završi. Tekućina za rezanje mora se dovoditi kontinuirano, a ne povremeno, inače će lako uzrokovati oštećenje ili krhotine alata. Na isti način, tijekom procesa rezanja, potrebno je izbjegavati zaustavljanje ili promjenu količine rezanja što je više moguće.