초경절삭재의 특성, 특성, 응용에 대한 종합적인 분석

초경절삭재의 특성, 특성, 응용에 대한 종합적인 분석

정밀 제조 및 고속 가공 분야에서 초경질 공구 재료는 탁월한 성능으로 인해 정밀 가공의 '무기'가 되었습니다. 이 기사는 두 가지 주류 초경질 재료인 - 다이아몬드와 입방정 질화붕소(CBN)로 시작하여 해당 유형, 특성 및 응용 시나리오를 통해 "산업용 치아"의 핵심 강도를 소개합니다!

Ⅰ. 다이아몬드 절단 도구: 자연의 "강도의 왕"

다이아몬드는 10000HV의 미세경도를 지닌 탄소의 이성질체로, 자연에서 알려진 가장 단단한 물질입니다. 절삭 공구는 높은 경도, 높은 내마모성, 낮은 마찰 계수 및 우수한 열전도율로 알려져 있어 비{2}}비철 금속 및 비금속 재료 가공을 위한 "궁극의 무기"입니다.-

 

1. 다이아몬드 절삭 공구의 세 가지 주요 유형
(1) 천연 다이아몬드 절단 도구

• 절삭날 반경 최대 0.002μm의 100년 역사를 지닌 "정밀 가공왕"은 초박형 절삭과 극도로 낮은 표면 거칠기를 실현할 수 있어 항공우주, 광학 등 분야에서 대체할 수 없는 공구입니다.

 

(2) PCD(다결정 다이아몬드) 절삭공구

• 1970년대 고온 및 고압 합성 기술의 획기적인 발전 이후 PCD 블레이드는 저비용, 고내마모성으로 산업의 주류가 되었습니다. 원료 공급원이 풍부하고 가격은 천연 다이아몬드의 1/10~1/50에 불과합니다. 알루미늄, 구리 등 비철금속의 정밀절단에 널리 사용됩니다.-

 

(3) CVD 다이아몬드 절삭 공구

• 이종 기판에 화학 기상 증착으로 합성된 이 구조는 천연 다이아몬드와 일치하며 단결정과 다결정의 장점을 결합합니다. 목재 가공, 반도체 등의 분야에서 등장했습니다.

 

2. 성능 특성: 단단하고 빠르며 안정적이며 정확합니다.
(1) 경도 및 내마모성:

• 천연 다이아몬드의 경도는 경질 합금의 경도보다 10~100배 높아 공구 수명이 크게 향상됩니다.

 

(2) 낮은 마찰 계수:

• 비철금속으로 마찰계수가 매우 낮고 절삭력이 낮으며 변형이 최소화됩니다.

(3) 매우 날카로운 절삭날:

• 천연 다이아몬드 절삭날 반경은 0.002m에 달해 초정밀 가공을 지원합니다.

(4) 높은 열전도율:

• 절삭열이 빠르게 소멸되고 공구 온도가 낮으며 열팽창 계수가 작고 치수 안정성이 우수합니다.

 

3. 적용 시나리오:
(1) 고속 정밀 절단:

• 실리콘 알루미늄 합금, 유리섬유, 세라믹 등과 같은 내마모성{0}}재료

(2) 마무리 공정:

• 비철금속 표면을 연마합니다.-

(3) 제한사항:

• 열 안정성이 좋지 않습니다. 절삭온도가 700~800도를 넘으면 경도가 급격하게 떨어집니다. 탄소 원자가 흑연 구조로 변형되고 절삭 공구가 손상되기 쉽기 때문에 흑색 금속의 고온에서 다이아몬드(탄소)와 철 원자 사이의 상호 작용에는 적합하지 않습니다.

 

Ⅱ. 입방정 질화붕소(CBN): 흑금속의 '고온 전쟁'

1. 입방정질화붕소 절삭 공구의 두 가지 주요 유형
(1) 통합 PCBN 블레이드

몸체 전체가 다결정 CBN으로 소결되어 있어 -담금질 후 자동차 기어의 하드 터닝과 같이 절삭량이 많은 고속 가공에 적합합니다.

 

(2) PCBN 복합 블레이드
경질 합금 기판에 0.5-1.0mm 두께의 PCBN 층을 복합하여 인성과 내마모성의 균형을 유지하며 베어링강 및 금형강의 정밀 가공에 널리 사용됩니다.

 

 

2. 성능 특성:
(1) 높은 경도 및 내마모성: 경도는 다이아몬드에 가깝고 고경도 재료(예: 담금질 강철) 가공에 적합합니다.

 

(2) 매우 높은 열 안정성: 내열성은 다이아몬드의 2배인 1400~1500도에 달하며 고속 절단을 지원합니다.{3}}

 

(3) 화학적 불활성: 1200~1300도에서 철- 기반 재료와 반응하지 않아 심한 마모가 발생하지 않습니다.

 

(4) 우수한 열전도율: 열전도율은 다이아몬드에 이어 두 번째로 스피드강 및 경질합금보다 훨씬 뛰어납니다.

 

(5) 낮은 마찰 계수: 낮은 절삭력, 높은 표면 품질.

 

 

3. 적용 시나리오: 담금질강과 주철의 "천적"
(1) 절단이 어려운 재료의 가공:

담금질강, 경주철, 고온-합금, 표면 분사 재료

 

(2) 고정밀 가공:

Ra0.20m만큼 낮은 표면 거칠기로 고정밀도.

 

(3) 제한사항:

인성이 좋지 않아 저속 및 높은 충격 하중의 거친 가공에는 적합하지 않습니다. 알루미늄 합금, 구리 합금 등과 같은 플라스틱 재료를 절단하면 칩이 쌓이기 쉽습니다.

 

Ⅲ. 초경절삭 공구 선택 가이드

1. 다이아몬드 절단 도구:

비철금속 및 비금속의 고정밀 가공이-우선순위이며 절삭 온도에 대한 엄격한 관리가 필요합니다.-

 

2. 입방정 질화붕소 절단 도구:

흑색 금속 및 경질 재료의-고속 가공을 전문으로 하며 특히 담금질강과 주철에 적합합니다.

 

Ⅴ. 결론

 

다이아몬드의 '최고의 정밀도'부터 PCBN의 '고온 용맹성'까지, 초경질 공구 소재는 끊임없이 가공 한계를 뛰어넘고 있습니다. 항공우주, 자동차 제조, 전자 칩 분야에서 모두 산업 발전을 이끄는 핵심 원동력입니다. 미래에는 재료 과학의 발전으로 초경질 절삭 공구가 더 많은 가능성을 열어줄 것입니다!

 

초경질 재료가 널리 사용됩니다. 당사에서 생산하는 다이아몬드공구, CBN공구는 초경질재료공구 전체 분야에서 극히 일부에 불과합니다.