關于多層超硬磨料金剛石工具未來發展構想

導讀：在多層金屬結合劑超硬磨料工具的實際使用中遇到的突出問題是胎體對磨料結合把持強度低，磨料易脫落；磨料出刃難，出刃后出露程度保持難；磨料隨機分布導致工作面上磨料負荷與磨削過程失衡。針對上述問題，國內外從業人員做了大量工作，取得了一定的效果。

前面幾節，我們分別對磨料把持強度、磨料排布、砂輪修整等問題進行了總結和分析，得出結論：多層釬焊超硬工具是一種較理想的金剛石工具。今天我們就聊聊多層超硬磨料工具未來發展構想。

多層超硬磨料工具未來發展構想

從兩個層次上對目前針對多層超硬磨料工具面臨的突出問題所采取的技術手段以及引進超硬磨料高溫釬焊技術可能面臨的問題進行思考，是構想多層超硬磨料工具換代產品生產工藝的基礎。

首先，技術手段的研究發展受到原有生產工藝的限制。通過活性元素的作用增強結合劑對磨料把持能力的工藝措施雖然提高了工具的使用壽命，但由于傳統的燒結工藝燒結溫度低、燒結時間有限的局限，活性元素主要通過純固態或半固態的反應過程與金剛石發生作用，反應并不充分，遠未達到高溫釬焊技術所提供的結合劑與超硬磨料結合強度的水平。高溫釬焊技術雖然提供了其他工藝方法無可比擬的高結合強度和砂輪的高鋒利性能，但受到釬焊工藝過程本身的限制，目前的應用僅局限于單層砂輪的制造。該類高溫釬焊單層超硬磨料工具雖然使用壽命接近目前的多層工具且加工效率極大提高，但由于單層磨料消耗完后沒有后繼磨料補充，限制了使用壽命的進一步提高。

其次，工具設計思想的創新與技術手段的結合不夠，在金剛石工具某方面性能提高的同時亦帶來了新的問題。多孔金屬結合劑金剛石砂輪的孔隙結構減少了砂輪中的金屬結合劑量，犧牲了結合劑對磨料的把持能力，因此其雖然具有陶瓷結合劑超硬磨料金剛石工具易修整修銳的特點，但結合劑對磨料把持能力較低，這是按該設計思想制備的新型砂輪還僅適于小負荷精密磨削的主要原因。按地貌優化思想設計砂輪首要的問題是獲得磨料有序排布的技術手段，這在多層砂輪的制造中還存在很大的困難。

汲取各項技術長處，開發多層超硬磨料工具更新換代產品的構想為：以高溫釬焊技術替代燒結可從根本上解決超硬磨料的把持強度弱的問題，獲得磨料的最佳把持能力；將材料科學領域經過半個多世紀發展的制作多孔金屬材料的新技術進行借鑒和變換使用，開發釬料合金在釬焊溫度下的造孔和布孔以及多層超硬磨料工具中磨料與孔穴的三維協同擇優排布技術，能夠有效解決直接以釬焊替代燒結所產生的合金胎體會更致密帶來的磨料出刃、出露高度、容屑空間惡化問題。可以預期按上述構想開發的換代產品將具有以下特征：能夠充分發揮超硬磨料優勢，在各種難加工材料的重負荷高效磨削過程中磨料只正常磨損而不脫落；砂輪高鋒利且容屑空間大；每顆磨料均具有最佳的切削負荷且便于實現磨削參數的優化和磨削結果的預估。

來自論文《多層燒結超硬磨料工具現狀綜述與未來發展構想》，作者：蘇宏華。

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