Diamantsnijgereedschap maakt gebruik van de hardste beschikbare stof voor precisiewerkzaamheden bij het bewerken van lastige materialen zoals keramiek, composietmaterialen en diverse non-ferro metalen. Het ontwerp omvat synthetische diamanten die zijn georganiseerd in veelkristallijne formaties, wat helpt om het risico op breuken te verkleinen terwijl tegelijkertijd uitstekende weerstand tegen slijtage wordt geboden. Wat deze gereedschappen effectief maakt, is hun vertrouwen op de buitengewoon hoge hardheid van diamant van ongeveer 10.000 HV op de Vickers-schaal. Dit stelt hen in staat om op microscopisch niveau door materialen heen te snijden zonder veel warmte te genereren, iets dat erg belangrijk is bij het werken met delicate of temperatuurgevoelige materialen die onder hoge temperaturen gemakkelijk kunnen barsten of vervormen.
Snijschachten gemaakt van diamant komen tegenwoordig in twee hoofdvormen voor: volledig gesinterde diamantmatrices of schachten waarbij diamanten op substraten zijn gebonden. Bij het bewerken van materialen breken de diamantkanten de bindingen in het werkstuk eigenlijk mechanisch af door afschuiving, in plaats van ze te laten smelten. Dit zorgt voor uiterst gladde oppervlakken, soms tot een oppervlaktekwaliteit van Ra 0,02 micrometer. In vergelijking met standaard carbidesnijmiddelen blijven diamantsnijmiddelen ongeveer 10 tot 15 keer langer scherp bij het bewerken van slijtvaste materialen. Waarom? Omdat diamant een verbazingwekkende hardheid heeft van ongeveer 90 GPa en warmte kan geleiden met ongeveer 2.000 W per meter Kelvin. Dit betekent dat warmte tijdens gebruik zeer efficiënt wordt afgevoerd, wat zowel de prestaties als de levensduur van de tool ondersteunt.
Drie belangrijke soorten diamantgereedschap domineren industriële toepassingen:
PCD-gereedschappen weerstaan snijkachten tot 700 N bij metalen matrixcomposieten, terwijl CVD-varianten een nauwkeurigheid van ±0,5 μm bereiken in lucht- en ruimtevaartcomponenten.
Bij de bewerking van harde materialen verwijdert diamantgereedschap materiaal via:
Deze dubbele mechanische en thermische werking vermindert subschade met 60—80% vergeleken met conventioneel slijpen, zoals aangetoond in proeven met zirkoniumdioxide (Yuan et al., 2023).
Diamantcoated gereedschap is onmisbaar geworden bij het werken met lastige materialen zoals siliciumcarbide en aluminiumoxide keramiek, omdat standaard snijgereedschap de uitzonderlijke hardheid van deze materialen – ongeveer 8 tot 9,5 op de schaal van Mohs – niet aankan. Deze gespecialiseerde gereedschappen behouden een uitzonderlijk nauwkeurig tolerantieniveau van ongeveer plus of min 0,005 millimeter bij het snijden van koolstofvezelcomposieten die worden gebruikt in auto remmen, waardoor materiaalscheuring ongeveer twee derde minder voorkomt in vergelijking met reguliere carbidegereedschappen, volgens onderzoek van de Precision Engineering Society uit 2023. Bij metal matrix composieten, zoals aluminium gemengd met siliciumcarbide, zorgt diamantsnijden voor dimensionale stabiliteit van onderdelen, zelfs wanneer machines erg heet worden, soms meer dan 400 graden Celsius. Volgens sectorrapporten zien fabrikanten die overstappen op diamantcoated freesgereedschap doorgaans hun kosten voor gereedschapvervanging met ongeveer een derde dalen bij de productie van grote hoeveelheden composietonderdelen.
De lucht- en ruimtevaartindustrie vertrouwt op enkeldiamantgereedschappen bij het bewerken van Inconel-turbineschoepen, waarbij oppervlakteafwerkingen onder Ra 0,2 micrometer worden bereikt, wat helpt om de luchtweerstand tijdens de vlucht te verminderen. Voor medische apparatuur gebruiken fabrikanten polycristallijn diamant of PCD-gereedschappen om titaan wervelkolomimplantaten vorm te geven. Deze gereedschappen bieden een positioneernauwkeurigheid van ongeveer 3 micrometer, wat gemakkelijk voldoet aan de FDA-eis van 5 micrometer voor oppervlakken die in contact komen met het lichaam. Volgens een recent sectorrapport uit 2024 zagen bedrijven die overstapten op diamantgereedschappen hun bewerkingsprocessen ongeveer 28% efficiënter worden bij de productie van optische lenzen. Deze verbetering stelt hen in staat om de uiterst fijne platheid te bereiken die nodig is voor hoogwaardige laserapplicaties.
PCD-gereedschap (polykristallijn diamant) vermindert de oppervlakteruwheid tijdens het frezen van wolfraamcarbide met ongeveer 40 procent in vergelijking met conventionele CVD-gecoate opties. Dit gereedschap kan Ra-waarden onder de 0,08 micrometer bereiken, wat erg belangrijk is voor matrijzen en mallen die spiegelgladde oppervlakken vereisen. Bij meerlagige PCD met diamantdeeltjes tussen 8 en 12 micrometer is de levensduur bovendien aanzienlijk langer. Tests tonen aan dat dit gereedschap een consistente prestatie behoudt met minder dan 2% variatie in oppervlaktestructuur over ongeveer 1.200 snijcycli bij het bewerken van glasvezelversterkte kunststoffen. De langere levensduur maakt dit gereedschap bijzonder waardevol voor fabrikanten die werken met composietmaterialen waar consistentie het belangrijkst is.
Bij het beoordelen van diamant freesgereedschap kijken vakprofessionals doorgaans naar drie belangrijke factoren: slijtage aan de achtervlakken, wrijvingscoëfficiënten en de prestaties tijdens daadwerkelijke freesbewerkingen. Bijvoorbeeld, bij het bewerken van siliciumcarbide composieten vertonen PCD-gereedschappen na ongeveer twee uur continu machinaal bewerken een slijtage aan de achtervlakken van ongeveer 0,02 mm, wat volgens onderzoek van Ponemon van vorig jaar ongeveer 63% beter is dan bij standaard carbide gereedschap. Tests op zirkoniumdioxide keramiek tonen ook iets interessants aan. Diamantgelaagde eindfrezen behouden wrijvingscoëfficiënten onder de 0,15 tijdens droog frezen, wat betekent dat ze veel minder warmte genereren dan hun ongecoatte tegenhangers. Dit maakt een groot verschil voor de levensduur van het gereedschap en de kwaliteit van het werkstuk.
Delaminatie is de primaire faalomstand voor diamantcoatings, met name bij het bewerken van ijzerlegeringen. Metallurgische studies tonen aan dat geoptimaliseerde chemische dampafzettingsprocessen (CVD) het risico op delaminatie met 38% verminderen door verbeterde substraatvoorbehandeling. Analyse van microscheuruitbreiding toont aan dat meervoudige diamantcoatings 27% hogere afschuifspanningen weerstaan dan enkelvoudige coatings voordat interfacedefecten optreden.
Onder hoge-snelheidsbewerkingsomstandigheden (≥ 800 m/min) behouden diamantcoatings breuktaaiheidswaarden boven de 8 MPa√m, waardoor de snijkantintegriteit behouden blijft tijdens de bewerking van brosse materialen. Thermische stabiliteitstests tonen aan dat deze coatings 91% van hun kamertemperatuurhardheid behouden bij 600°C, vergeleken met 62% voor wolfraamcarbide gereedschappen.
Frequentiehoge trillingsmonitoring tijdens het bewerken van glasvezelversterkt polymeer toont aan dat diamantbedekte booruitvoeringen trillingsamplitudes met 44% verminderen in vergelijking met onbedekte gereedschappen. De inherente dempende eigenschappen van diamantcoatings verlagen de oppervlakteruwheid (Ra) van het werkstuk van 1,2 μm naar 0,4 μm bij freesbewerkingen op lucht- en ruimtevaartkwaliteit aluminium.
In continue machinaal bewerkingsproeven op koolstofvezelcomposieten houden diamantbedekte frezen 3,8 keer langer stand dan onbedekte carbidegereedschappen. Metingen van de hoekstraal tonen 82% minder vervorming in diamantbedekte inzetstukken na 8 uur titaniumbewerking, wat snijprecisie binnen toleranties van ±2 μm waarborgt.
Hot filament chemische dampafzetting, of HFCVD voor de afkorting, geeft fabrikanten veel betere controle bij het afzetten van diamantcoatings omdat het hen in staat stelt zowel de gebruikte gassen als de temperatuur van het substraatmateriaal nauwkeurig af te stellen. Tests op zirkonia-bewerking toonden aan dat coatings die op deze manier worden gemaakt ongeveer 34 procent sterker hechten aan oppervlakken dan wat we krijgen met reguliere CVD-methoden, volgens onderzoek dat vorig jaar werd gepubliceerd in Materials Today. Wat HFCVD onderscheidt, is hoe gelijkmatig het de coating verspreidt over gereedschappen met complexe vormen, waarbij variaties onder de plus of min twee micrometer blijven gedurende het gehele stuk, terwijl tegelijkertijd de scherpe snijkanten behouden blijven. Ingenieurs kunnen de mengverhouding van methaan en waterstof aanpassen om de dichtheid van de coating boven de 98 procent te tillen, wat daadwerkelijk leidt tot minder microscheurtjes onder intense freesomstandigheden waarbij gereedschappen voortdurend onder spanning staan.
Recente studies tonen duidelijke prestatieverschillen aan tussen diamantcoatingsstructuren bij het bewerken van 3Y-TZP zirconia:
| Coatingtype | Levensduur gereedschap (minuten) | Oppervlakteruwheid (Ra) | Ontbladeringsrisico |
|---|---|---|---|
| Meerlaags (5μm) | 142 ±8 | 0,32 μm | Laag |
| Tweelaags (3μm) | 89 ±12 | 0,51 μm | Matig |
| Enkellaags (2μm) | 47 ±9 | 0,78 μm | Hoge |
Meerlagencoatings bieden een 40% langere levensduur dan enkelvoudige coatings door betere spanningsverdeling. Afwisselende nanokristallijne en microkristallijne lagen absorberen trillingsenergie effectiever en behouden oppervlakteafwerkingen van ≤ 0,35 μm Ra gedurende 85% van de operationele levensduur van de tool, zoals bevestigd in proeven met hoge snelheid frezen.
Hot News2025-09-30
2025-08-31
2025-08-30
2025-07-28
2025-06-25
2025-04-22
Dongtai is vastbesloten om in het oosten te blijven staan en de ontwikkeling van de wereldwijde coated abrasives industrie te bevorderen.
EN
