Личный кабинет

Кварц ввиду твердости, термостойкости и пьезоэлектрических свойств используется во множестве отраслей: электронике, медицине, космической промышленности, часовом деле, оптике и т. д.

Основной технологией является скалывание микрочастиц алмазными резцами. При этом для кварца подходят сверла трубчатой (кольцевой) формы, т. к. спиральные создают ударные нагрузки, приводя к образованию микротрещин. Также способность обработки кварца определяется размером и равномерностью распределения алмазных частиц и теплоотводом. Наконец, существенно влияет способ крепления: слишком жесткая фиксация ведет к раскалыванию минерала, слишком свободная – к выкрашиванию алмазных частиц.

Новое исследование ПНИПУ было посвящено изучению влияния на процесс обработки кварца различных технологий производства алмазного инструмента. Ученые создали 3 стандартных по форме сверла и закрепили их различными способами на одном станке. Они отслеживали время работы при 2500 об/мин до полного износа по «возгоранию» инструмента. После этого измерялись глубина и диаметр отверстия, шероховатость поверхности, величина зоны оплавления на торце.

По словам декана механико-технологического факультета, по результатам наилучшие показатели проявило экспериментальное сверло, изготовленное гальваническим методом. За 200 сек. оно просверлило отверстие диаметром 20 мм с отклонением диаметра в 7,1 мм. Зона горения составила 0,01 мм.

Суть технологии производства состоит в наращивании на металлической основе тонкого слоя никеля в специальном растворе под воздействием электричества и интеграции в него алмазных зерен. Слой никеля выполняет амортизирующую роль при взаимодействии инструмента с материалом. К тому же такое сверло обладает эффектом самозатачивания: при стачивании поверхностных зерен обнажаются нижележащие. Однако мягкость никеля определяет низкий срок службы.

Сверло, произведенное методом горячего прессования, проработало 140 с и просверлило отверстие 14 мм глубиной с шероховатостью 2,994 мкм.

Такие инструменты производят путем смешивания алмазного порошка с металлическим сплавом и прессования при температуре 800-900°C и давлении до 100 МПа. Это обеспечивает высокую твердость, однако режущая часть быстро стачивается.

Хуже всего себя проявило сверло, созданное по технологии вакуумного спекания: проработав 120 сек., оно просверлило отверстие глубиной 12 мм с отклонением диаметра до 7,6 мм и образовало зоны горения до 0,1 мм.

Технология производства состоит в сплавлении металлической основы и алмазных частиц в вакуумной печи при 1200°C. Это обеспечивает чрезвычайные прочность и износостойкость. Однако из-за жесткой конструкции при взаимодействии с хрупким материалом такое сверло образует сколы и микротрещины.

Новое гальваническое сверло ускорит обработку кварца на 40% и сократит долю брака.