الماس پلی کریستالی (PCD) چیست؟
الماس پلی کریستالی که با عنوان PCD [به انگلیسی: Poly-Crystalline Diamond] نیز شناخته میشود، به صورت مصنوعی با پختن ذرات الماس، معمولاً در اندازه 2 تا 30 میکرون به کمک یک چسب فلزی (بیشتر کبالت) در دمای بالا و فشار بالا تولید میشود. مواد PCD ممکن است حاوی 90 تا 95 درصد ذرات الماس باشد که مابقی آن را چسب تشکیل میدهد. از PCD معمولاً در ساخت ابزارهای برشی برای تراشکاری مواد کامپوزیتی و فلزات فوق سخت به منظور طولانی شدن عمر ابزار استفاده میشود.
ویژگیهای ابزار PCD
سختی – یک ماده سخت در نظر گرفته میشود، بنابراین در مقایسه با سایر فلزات شکنندهتر و سختتر است. سختی آن نزدیک به سختی الماس خالص 10000 Hv است، اما از آنجایی که دارای چسب فلزی است، سختی آن کمتر بوده و بین 6500-7500 Hv متغیر میباشد.
مقاومت در برابر سایش – دومین الماس خالص است. سختی این ماده امکان مقاومت در برابر سایش و ماندگاری طولانی را در هر کاربردی که در آن مواد ساینده درگیر هستند، میدهد. مواد قطعه کار و سرعت برش بر میزان سایش تأثیر میگذارد. مزیت نرخ سایش قابل توجه PCD در مقابل کارباید سیمانی را میتوان در ماشینکاری کامپوزیتها، MMC، CMC و آلومینیوم با سیلیکون بالا یافت.
استحکام گسیختگی (پارگی) عرضی – با این حال، مواد PCD با اندازه دانههای مختلف، استحکام گسیختگی عرضی متفاوتی دارند. بدیهی است که مواد PCD با دانهبندی کمتر، دارای استحکام گسیختگی عرضی بالاتری نسبت به PCD با دانهبندی بیشتر هستند.
برای تأکید بر تفاوت بین مواد مختلف، در نمودار زیر به مواد ابزار برش مختلف با توجه به چقرمگی و سختی نسبی آنها میپردازیم:
از این نمودار میتوان نتیجه گرفت که ابزارهای کارباید پوشش داده شده بیشترین دامنه کاربرد را دارند، بنابراین اکثر ابزارهای برش را در استفاده در سراسر جهان نشان میدهند. علاوه بر این، PCD سختترین ابزار برش است، با این حال، کمترین چقرمگی را دارد. به همین دلیل است که ابزارهای PCD در کاربردهایی که مواد قطعه کار نسبتاً ساینده هستند و برادهها به صورت پودر (کامپوزیت، سرامیک و غیره) و نیاز به نیروی برشی کم (آلومینیوم، برنج، مس و غیره) دارند، استفاده میشوند.
استفاده از ابزارهای PCD در تراشکاری
عملیات فرزکاری شامل برش قطعاتی است که در آن هر لبه فرز انگشتی با مواد درگیر میشود و در یک چرخش ابزار مواد از آن خارج میشود. هر بار که لبه برش وارد قطعه میشود، اثر “چکشی” ممکن است به لبه برش ابزار آسیب برساند. ابزارهای PCD بهترین عملکرد را در فرزکاری کامپوزیتها و سرامیکها دارند. به عنوان مثال، قطعات کامپوزیت، مانند CFRP و GFRP در صنایع هوافضا، توسط فرزهای انگشتیPCD فرزکاری میشوند تا ابعاد نهایی تکمیل شوند.
در عملیات سوراخکاری و تراشکاری، لبه برش ابزار بر خلاف فرزکاری، تماس دائمی با مواد دارد، بنابراین احتمال تراش یا شکستگی لبه برش کمتر است. نرخ سایش PCD در مقایسه با کارباید کم است و عمر ابزار و قوام قطر سوراخ را بیشتر میکند. ابزارهای تراشکاری PCD در صنایع دفاعی برای ماشینکاری کامپوزیتها در قطعات موشکی و در خودروسازی برای ماشینکاری بلبرینگ، موتور و جعبه دنده خودرو استفاده میشود.
