聚晶金剛石復合片導電性檢測方法淺析

屈繼來,李思成,方海江

(河南四方達超硬材料股份有限公司,河南鄭州 450016)

聚晶金剛石復合片導電性檢測方法淺析

屈繼來,李思成,方海江

(河南四方達超硬材料股份有限公司,河南鄭州 450016)

主要介紹了兩種檢測聚晶金剛石復合片導電性的方法:EDM-W和EDM-G。通過這兩種方法對不同廠家的三種產品進行了檢測,檢測結果表明,河南四方達產品的導電性最好,穩定性居中,國內某廠家的產品導電性和穩定性最差。

聚晶金剛石復合片;導電性

1 引言

聚晶金剛石(PDC)復合片是由粒度為微米級的金剛石顆粒與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而成的一種刀坯新材料。其加工對象主要為木材,竹木,橡膠,塑料,銅和鋁等材料[2-4]且近年來聚晶金剛石復合片的加工領域不斷拓展,使用方法不斷創新,促使聚晶金剛石復合片的用量越來越大。因此,將聚晶金剛石復合片制成超硬刀具時的加工效率問題正成為各刀具廠家考慮的必要因素之一。影響聚晶金剛石復合片制作成刀具效率的因素是聚晶金剛石復合片的導電性的好壞,其直接表現為聚晶金剛石復合片電加工速度的快慢。影響聚晶金剛石復合片導電性的因素有:(1)組成,即金剛石和金屬的比例,金屬粉的比例越大導電性越好。(2)粒度,即金剛石的粒度,金剛石的粒度越細導電性越好。在當前,檢測聚晶金剛石復合片導電性[1]即加工聚晶金剛石復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 實驗

2.1 EDM-W方法檢測導電性

EDM-W是通過測量慢走絲在一定的切割參數下切割PDC復合片的即時速度來檢測PDC復合片的導電性的一種方法。即時速度越快說明PDC復合片的導電性越好。

EDM-W方法檢測PDC復合片導電性的步驟:

(1)設定慢走絲切割參數;

(2)將PDC復合片裝夾到慢走絲設備上,并輔以百分表測量,保證PDC復合片裝夾的水平程度;

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

將粒度為25μm的四方達PDC刀坯A、國外某廠商的PDC刀坯B和國內某著名廠商的PDC刀坯C各取一片,用AgieCharmilles CA20慢走絲機床,沿直徑方向切割,每隔1mm記錄一個切割速度,根據切割速度來判斷刀片的導電能力,速度越快則導電性越好。對比圖如圖1、圖2:

由圖1可以看出,四方達(A)的切割速度比國外(B)快,兩者的切割速度都很平穩,沒有大的波動。

國內(C)的切割速度很不穩定,波動較大,大部分時間切割速度較慢,這說明其整體的導電性和均勻性較差。

從圖2和表1的數據看,四方達公司生產的刀片切割速度最快,比國外(B)的快21%,比國內(C)的快33.7%。

圖1 切割速度對比曲線Fig.1 Contrast curves of cutting speed

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

表1 EDM-W測試數據Table 1 EDM-W test data

四方達公司刀片切割速度的穩定性最好,波動幅度是7.7%,低于國外(B)的16.3%的水平,國內(C)的穩定性較差,切割速度波動幅度達到48.8%。

2.2 EDM-G方法檢測導電性

EDM-G是通過測定電火花加工設備在一定的加工參數下加工掉一定厚度的PDC的時間,再通過計算求出加工0.01mm厚度的PDC所用時間來檢測PDC導電性的一種方法。加工0.01mm厚度的PCD所用時間越短越說明PDC復合片的導電性越好。

EDM-G方法檢測PDC復合片導電性的步驟:

(1)用慢走絲在PDC復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)設置電火花設備的加工參數;

(3)啟動電火花設備,分別記錄6枚刀片的放電加工時間和加工掉的PDC厚度,計算出每加工掉0.01mm的PDC時所用的時間,再把6枚PDC矩形刀片的加工時間取平均值。

將粒度為25μm的四方達PDC刀坯A、國外某廠商的PDC刀坯B和國內某著名廠商的PDC刀坯C各取一片,用AgieCharmilles CA20慢走絲機床切割5× 6mm2刀頭6枚,然后在北京凝華MD-5電火花機上開刃實驗。根據電火花加工速度來判斷刀片的導電能力,速度越快則導電性越好。對比圖如圖3、圖4:

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

國內(C)的切割速度很不穩定,波動較大,大部分時間切割速度較慢,這說明其整體的導電性和均勻性較差。

圖3 加工速度對比曲線Fig.3 Contrast curves of processing speed

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

表2 EDM-G測試數據Table 2 EDM-G test data

從圖4和表2的數據看,四方達公司刀片的加工速度最快,比國外(B)的快8.9%,比國內(C)的快10.9%。

四方達公司刀片加工速度的穩定性居中,波動幅度是19.5%,略高于國外(B)的15.8%的水平,國內(C)的穩定性較差,加工速度波動幅度達到21.3%。

3 結論

EDM-W和EDM-G兩種金剛石聚晶復合片導電性檢測方法與現在電加工金剛石聚晶方式相吻合,能準確地檢測出金剛石聚晶復合片的導電性和穩定性。

兩種方法檢測表明:四方達公司刀片的導電性最好,穩定性居中,國內(C)的導電性和穩定性最差。

[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(1985-),男,碩士,主要從事超硬材料的研究和開發。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發。E-mail:lisicheng_1982@163.com

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

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