CBN در مقابل PCD: نبرد ابزارهای برش فوق سخت - شیرجه ای عمیق در تولید و عملکرد
CBN (مکعب نیترید بور) CNC ابزار برش
CBN یا نیترید بور مکعبی، یک ماده مصنوعی است که به دلیل سختی و دوام بسیار معروف است. از نظر سختی بعد از الماس در رتبه دوم قرار دارد که آن را به یک ماده ایده آل برای ابزارهای برش مورد استفاده در ماشینکاری با کارایی بالا تبدیل می کند. ابزارهای برش CBN معمولاً برای ماشینکاری فولادهای سخت شده، چدن ها و سایر مواد با مقاومت بالا که پردازش آنها با ابزارهای برش معمولی دشوار است، استفاده می شود.
فرآیند ساخت ابزارهای CBN:
تولید ابزارهای برش CBN به طور کلی شامل سنتز نیترید بور (BN) تحت فشار بالا و دمای بالا است. فرآیند با پودر بور و گاز نیتروژن شروع می شود که در شرایط شدید (بالای 1500 درجه سانتیگراد) قرار می گیرند تا کریستال های مکعبی نیترید بور (c-BN) را تشکیل دهند. سپس این کریستالها با یک ماده ماتریکس، اغلب یک چسب کبالت، ترکیب میشوند تا یک درج یا ابزار برش ایجاد کنند. این ترکیب سختی قابل توجه و مقاومت در برابر سایش را برای ابزار CBN فراهم می کند.
درج های CBN را می توان در اشکال و اندازه های مختلف، بسته به نیازهای ماشین کاری خاص، تولید کرد. ابزار نهایی اغلب زینتر، آسیاب و پوشش داده می شود تا عملکرد و سطح آن را بیشتر افزایش دهد. توانایی این ابزار برای حفظ لبه های برش تیز در دماهای بالا، آن را به گزینه ای عالی برای کاربردهای سنگین در صنایعی مانند هوافضا، خودروسازی و ساخت ابزار تبدیل می کند.
ابزارهای برش CNC PCD (الماس پلی کریستالی).
PCD یا الماس پلی کریستالی، ماده ای است که از چسباندن کریستال های الماس ریز تحت فشار و دمای بالا به یکدیگر ساخته می شود و در نتیجه یک ماده ابزار برش قوی و بادوام ایجاد می شود. ابزارهای PCD به دلیل مقاومت در برابر سایش استثنایی خود، به ویژه هنگام ماشینکاری فلزات غیرآهنی مانند آلومینیوم، مس، برنج و همچنین مواد کامپوزیتی شناخته شده اند.
فرآیند ساخت ابزارهای PCD:
تولید ابزارهای PCD با ایجاد پودرهای ریز الماس شروع می شود که با یک چسب فلزی، معمولا کبالت یا سایر پودرهای فلزی مخلوط می شوند. این مخلوط سپس تحت یک فرآیند با دمای بالا و فشار بالا قرار می گیرد که به عنوان "سینترینگ" در یک پرس مخصوص شناخته می شود. در طی این فرآیند، کریستال های الماس با هم ترکیب می شوند و ساختاری متراکم و چند کریستالی ایجاد می کنند.
ابزارهای PCD معمولاً به دو شکل اصلی تولید می شوند: یکپارچه و لحیم کاری. در روش یکپارچه، کل ابزار از PCD ساخته می شود، در حالی که در روش لحیم کاری، یک لایه نازک از PCD به یک بستر کاربید متصل می شود. پس از پخت، ابزارهای PCD آسیاب می شوند و تا ابعاد دقیق صیقل داده می شوند و لبه های برش تیز و سطح صاف را تضمین می کنند. آنها را می توان بیشتر با پوشش هایی برای افزایش مقاومت در برابر سایش و اکسیداسیون استفاده کرد که می تواند عملکرد آنها را در کاربردهای خاص بهبود بخشد.
ابزارهای PCD معمولاً برای کارهای برش با دقت بالا استفاده می شوند و به ویژه برای ماشینکاری موادی که باعث سایش قابل توجه مواد ابزار سنتی می شوند مفید هستند. به دلیل سختی استثنایی و خواص اصطکاک کم، عملکرد فوقالعادهای را هم در عملیات تکمیلی و هم در عملیات ماشینکاری با سرعت بالا ارائه میکنند.
مقایسه بین CBN و PCD CNC CNC Tools
| اموال | CBN (مکعب بور نیترید) | PCD (الماس پلی کریستالی) |
|---|---|---|
| ترکیب مواد | نیترید بور مصنوعی سخت | ذرات الماس مصنوعی تحت فشار بالا به هم متصل می شوند |
| سختی | بسیار بالا، پس از الماس دوم است | بسیار بالا، سخت ترین ماده شناخته شده |
| برنامه های کاربردی | فولادهای سخت شده، چدن، آلیاژهای با دمای بالا | فلزات غیر آهنی، کامپوزیت ها، آلومینیوم، مس و غیره. |
| مقاومت در برابر سایش | عالی، به خصوص با مواد سخت و ساینده | برجسته، به ویژه برای فلزات نرم و غیر آهنی |
| پایداری حرارتی | بسیار بالا، گرمای شدید را به خوبی تحمل می کند | متوسط، حساس به درجه حرارت بالا |
| زندگی ابزار | عمر طولانی ابزار در ماشینکاری سخت و سنگین | عمر ابزار بسیار طولانی، به ویژه در عملیات تکمیلی |
| سرعت برش | ایده آل برای برش های سنگین و سرعت های متوسط | سرعت برش بالا برای برش های سبک و متوسط |
| هزینه | به طور کلی کمتر از PCD است | بالاتر به دلیل فرآیند ساخت و مواد |
| صنایع معمولی | صنایع هوافضا، خودرو، قالب و قالب، فولاد | خودرو، هوافضا، الکترونیک و پلاستیک |
| پایان سطح | دقت بالا و پرداخت سطح خوب در مواد سخت | سطح عالی در مواد غیر آهنی |
تفاوت های کلیدی:
سازگاری مواد:
CBN به ویژه برای مواد سخت و ساینده مانند فولادهای سخت شده و چدن مناسب است.
PCD برای مواد نرم مانند آلومینیوم، مس و کامپوزیت ها که تمایل دارند به سرعت ابزارهای سنتی را فرسوده کنند، ایده آل است.
عملکرد در دماهای بالا:
ابزارهای CBN می توانند دماهای بالاتر را بدون تخریب تحمل کنند، و آنها را برای شرایط ماشینکاری با نیروی زیاد و حرارت بالا موثرتر می کند.
ابزارهای PCD اگرچه بسیار سخت هستند، اما در برابر دماهای بسیار بالا تحمل کمتری دارند و در چنین شرایطی می توانند لبه خود را از دست بدهند.
ملاحظات هزینه:
ابزارهای CBN نسبت به ابزارهای PCD مقرون به صرفهتر هستند، زیرا PCD به فرآیندهای ساخت پیچیدهتری نیاز دارد و خود مواد خام گرانتر است.
پایان و دقت سطح:
ابزارهای PCD برای دستیابی به سطوح بسیار ظریف، به ویژه در مواد غیر آهنی، مناسب تر هستند.
ابزارهای CBN، در عین دقیق بودن، از نظر دوام و چقرمگی برش به جای دستیابی به بالاترین سطح در مواد نرم تر، برتری بیشتری دارند.
هر دو ابزار برش CBN و PCD CNC عملکرد استثنایی را ارائه می دهند، اما نیازهای مختلف ماشینکاری را برآورده می کنند. ابزارهای CBN برای مواد سخت، سخت و کاربردهای با دمای بالا ایدهآل هستند، در حالی که ابزارهای PCD هنگام کار با فلزات نرمتر و مواد کامپوزیت میدرخشند و عمر طولانی ابزار و عملکرد عالی برش را ارائه میکنند. انتخاب بین این دو بستگی به ماده خاصی دارد که ماشین کاری می شود، عمر ابزار مورد نیاز و محیط ماشین کاری.
