屈繼來(lái),李思成,方海江

(河南四方達(dá)超硬材料股份有限公司,河南鄭州 450016)

聚晶金剛石復(fù)合片導(dǎo)電性檢測(cè)方法淺析

屈繼來(lái),李思成,方海江

(河南四方達(dá)超硬材料股份有限公司,河南鄭州 450016)

主要介紹了兩種檢測(cè)聚晶金剛石復(fù)合片導(dǎo)電性的方法:EDM-W和EDM-G。通過(guò)這兩種方法對(duì)不同廠家的三種產(chǎn)品進(jìn)行了檢測(cè),檢測(cè)結(jié)果表明,河南四方達(dá)產(chǎn)品的導(dǎo)電性最好,穩(wěn)定性居中,國(guó)內(nèi)某廠家的產(chǎn)品導(dǎo)電性和穩(wěn)定性最差。

聚晶金剛石復(fù)合片;導(dǎo)電性

1 引言

聚晶金剛石(PDC)復(fù)合片是由粒度為微米級(jí)的金剛石顆粒與Co、Ni等金屬粉末均勻混合后,在高壓高溫下,在碳化鎢基材上燒結(jié)而成的一種刀坯新材料。其加工對(duì)象主要為木材,竹木,橡膠,塑料,銅和鋁等材料[2-4]且近年來(lái)聚晶金剛石復(fù)合片的加工領(lǐng)域不斷拓展,使用方法不斷創(chuàng)新,促使聚晶金剛石復(fù)合片的用量越來(lái)越大。因此,將聚晶金剛石復(fù)合片制成超硬刀具時(shí)的加工效率問(wèn)題正成為各刀具廠家考慮的必要因素之一。影響聚晶金剛石復(fù)合片制作成刀具效率的因素是聚晶金剛石復(fù)合片的導(dǎo)電性的好壞,其直接表現(xiàn)為聚晶金剛石復(fù)合片電加工速度的快慢。影響聚晶金剛石復(fù)合片導(dǎo)電性的因素有:(1)組成,即金剛石和金屬的比例,金屬粉的比例越大導(dǎo)電性越好。(2)粒度,即金剛石的粒度,金剛石的粒度越細(xì)導(dǎo)電性越好。在當(dāng)前,檢測(cè)聚晶金剛石復(fù)合片導(dǎo)電性[1]即加工聚晶金剛石復(fù)合片的加工速度有二種方法: EDM-W(慢走絲切割)和EDM-G(電火花研磨)。

2 實(shí)驗(yàn)

2.1 EDM-W方法檢測(cè)導(dǎo)電性

EDM-W是通過(guò)測(cè)量慢走絲在一定的切割參數(shù)下切割PDC復(fù)合片的即時(shí)速度來(lái)檢測(cè)PDC復(fù)合片的導(dǎo)電性的一種方法。即時(shí)速度越快說(shuō)明PDC復(fù)合片的導(dǎo)電性越好。

EDM-W方法檢測(cè)PDC復(fù)合片導(dǎo)電性的步驟:

(1)設(shè)定慢走絲切割參數(shù);

(2)將PDC復(fù)合片裝夾到慢走絲設(shè)備上,并輔以百分表測(cè)量,保證PDC復(fù)合片裝夾的水平程度;

(3)啟動(dòng)慢走絲,開(kāi)始記錄切割距離分別為1mm、2mm、3mm……等位置的切割即時(shí)速度。

將粒度為25μm的四方達(dá)PDC刀坯A、國(guó)外某廠商的PDC刀坯B和國(guó)內(nèi)某著名廠商的PDC刀坯C各取一片,用AgieCharmilles CA20慢走絲機(jī)床,沿直徑方向切割,每隔1mm記錄一個(gè)切割速度,根據(jù)切割速度來(lái)判斷刀片的導(dǎo)電能力,速度越快則導(dǎo)電性越好。對(duì)比圖如圖1、圖2:

由圖1可以看出,四方達(dá)(A)的切割速度比國(guó)外(B)快,兩者的切割速度都很平穩(wěn),沒(méi)有大的波動(dòng)。

國(guó)內(nèi)(C)的切割速度很不穩(wěn)定,波動(dòng)較大,大部分時(shí)間切割速度較慢,這說(shuō)明其整體的導(dǎo)電性和均勻性較差。

從圖2和表1的數(shù)據(jù)看,四方達(dá)公司生產(chǎn)的刀片切割速度最快,比國(guó)外(B)的快21%,比國(guó)內(nèi)(C)的快33.7%。

圖1 切割速度對(duì)比曲線Fig.1 Contrast curves of cutting speed

圖2 平均切割速度對(duì)比柱狀圖Fig.2 Contrast histogram of average cutting speed

表1 EDM-W測(cè)試數(shù)據(jù)Table 1 EDM-W test data

四方達(dá)公司刀片切割速度的穩(wěn)定性最好,波動(dòng)幅度是7.7%,低于國(guó)外(B)的16.3%的水平,國(guó)內(nèi)(C)的穩(wěn)定性較差,切割速度波動(dòng)幅度達(dá)到48.8%。

2.2 EDM-G方法檢測(cè)導(dǎo)電性

EDM-G是通過(guò)測(cè)定電火花加工設(shè)備在一定的加工參數(shù)下加工掉一定厚度的PDC的時(shí)間,再通過(guò)計(jì)算求出加工0.01mm厚度的PDC所用時(shí)間來(lái)檢測(cè)PDC導(dǎo)電性的一種方法。加工0.01mm厚度的PCD所用時(shí)間越短越說(shuō)明PDC復(fù)合片的導(dǎo)電性越好。

EDM-G方法檢測(cè)PDC復(fù)合片導(dǎo)電性的步驟:

(1)用慢走絲在PDC復(fù)合片的不同部位切割出5×6mm2的矩形刀片6枚,制成圓鋸片,其中窄邊5mm作為切削刃;

(2)設(shè)置電火花設(shè)備的加工參數(shù);

(3)啟動(dòng)電火花設(shè)備,分別記錄6枚刀片的放電加工時(shí)間和加工掉的PDC厚度,計(jì)算出每加工掉0.01mm的PDC時(shí)所用的時(shí)間,再把6枚PDC矩形刀片的加工時(shí)間取平均值。

將粒度為25μm的四方達(dá)PDC刀坯A、國(guó)外某廠商的PDC刀坯B和國(guó)內(nèi)某著名廠商的PDC刀坯C各取一片,用AgieCharmilles CA20慢走絲機(jī)床切割5× 6mm2刀頭6枚,然后在北京凝華MD-5電火花機(jī)上開(kāi)刃實(shí)驗(yàn)。根據(jù)電火花加工速度來(lái)判斷刀片的導(dǎo)電能力,速度越快則導(dǎo)電性越好。對(duì)比圖如圖3、圖4:

由圖3可以看出,四方達(dá)(A)的加工速度比國(guó)外(B略快),二者的加工速度都比較平穩(wěn),波動(dòng)不大。

國(guó)內(nèi)(C)的切割速度很不穩(wěn)定,波動(dòng)較大,大部分時(shí)間切割速度較慢,這說(shuō)明其整體的導(dǎo)電性和均勻性較差。

圖3 加工速度對(duì)比曲線Fig.3 Contrast curves of processing speed

圖4 平均加工速度對(duì)比柱狀圖Fig.4 Contrast histogram of average processing speed

表2 EDM-G測(cè)試數(shù)據(jù)Table 2 EDM-G test data

從圖4和表2的數(shù)據(jù)看,四方達(dá)公司刀片的加工速度最快,比國(guó)外(B)的快8.9%,比國(guó)內(nèi)(C)的快10.9%。

四方達(dá)公司刀片加工速度的穩(wěn)定性居中,波動(dòng)幅度是19.5%,略高于國(guó)外(B)的15.8%的水平,國(guó)內(nèi)(C)的穩(wěn)定性較差,加工速度波動(dòng)幅度達(dá)到21.3%。

3 結(jié)論

EDM-W和EDM-G兩種金剛石聚晶復(fù)合片導(dǎo)電性檢測(cè)方法與現(xiàn)在電加工金剛石聚晶方式相吻合,能準(zhǔn)確地檢測(cè)出金剛石聚晶復(fù)合片的導(dǎo)電性和穩(wěn)定性。

兩種方法檢測(cè)表明:四方達(dá)公司刀片的導(dǎo)電性最好,穩(wěn)定性居中,國(guó)內(nèi)(C)的導(dǎo)電性和穩(wěn)定性最差。

[1] Minyoung Lee.Polycrystalline diamond and cemented carbide substrate and synthesizing process therefore[P].USP4,380, 471.

[2] Cook M W.Wear-resisting properties and application examples of PCD[J].Industrial Diamond Review,1996(4):107-111.

[3] Gittel H J.Cutting tool materials for high performance machining[J].Industrial Diamond Review,2001(1):17-21.

[4] Clark I E,Bex P A.The Use of PCD for Petroleum and Mining Drilling[J].Industrial Diamond Review,1999(1):43-49.

Brief Analysis of Conductivity Detection Method for Polycrystalline Diamond Compact

QU Ji-lai,LI Si-cheng,FANG Hai-jiang
(Henan Sifang Diamond Co.,Ltd,Zhengzhou,Henan 450016,China)

Two Conductivity Detection Methods for polycrystalline diamond compact, EDM-W and EDM-G,have been introduced in this article.Three types of products by different companies have been tested by these two methods.Result shows that the product by Henan Sifang Diamond Co.,Ltd has the best electroconductibility and the stability of it is at average level.The product by a domestic company has the worst electroconductibility and stability.

polycrystalline diamond compact;electroconductibility

TQ164

A

1673-1433(2015)04-0017-04

2015-06-13

屈繼來(lái)(1985-),男,碩士,主要從事超硬材料的研究和開(kāi)發(fā)。E-mail:laiji4949@163.com;李思成(1982-),男,碩士,主要從事超硬材料的研究和開(kāi)發(fā)。E-mail:lisicheng_1982@163.com

方海江(1968-),男,碩士,河南四方達(dá)超硬材料股份有限公司董事長(zhǎng)兼總經(jīng)理,主要從事超硬材料及制品的研究和開(kāi)發(fā)。E-mail:fang @sf-diamond.com

屈繼來(lái),李思成,方海江.聚晶金剛石復(fù)合片導(dǎo)電性檢測(cè)方法淺析[J].超硬材料工程,2015,27(4):17-20.