¿Qué son las herramientas de nitruro de boro cúbico?

El nitruro de boro cúbico (CBN) es un material puramente sintético después del diamante artificial, es otro nuevo material superduro anunciado por primera vez por la empresa estadounidense GE en 1957. El nitruro de boro cúbico policristalino (PCBN) es un material policristalino sinterizado a partir de polvo fino de CBN y una pequeña cantidad de aglutinante. Desde el desarrollo exitoso de PCBN en 1973, con los esfuerzos de muchos expertos en materiales y herramientas, los materiales y herramientas de PCBN han entrado completamente en la etapa práctica y las herramientas de PCBN se han utilizado en industrias de procesamiento mecánico como automóviles y maquinaria pesada en países industrializados. Los datos muestran que las ventas mundiales de herramientas PCBN alcanzaron los 13.500 millones de dólares en 1995. Sin embargo, debido a una investigación nacional insuficiente sobre los materiales y la tecnología de aplicación de CBN, la producción anual de herramientas PCBN es de solo unos pocos millones de yuanes y el consumo anual es de solo unos 10 millones de yuanes, y la mayoría de las herramientas en bruto o de corte de PCBN se importan del extranjero. .

Características de los materiales PCBN

1. Tumores benignos centrales

El nitruro de boro tiene muchos isómeros. El CBN es una fase densa de nitruro de boro con alta dureza. La dureza Knoop es de 47000 N/mm2, solo superada por el diamante. Al mismo tiempo, el CBN tiene una buena conductividad térmica, que es 13 veces mayor que la del carburo cementado y 3 veces mayor que la del cobre. Además, la estabilidad térmica y química del CBN es mucho mejor que la del diamante, puede soportar altas temperaturas de 1300 ~ 1500 °C y es muy químicamente inerte con los elementos del grupo Fe. Se puede observar que el CBN es un material de herramienta ideal para cortar metales ferrosos.

2. Características del PCBN

Debido a las limitaciones de las propias características y la tecnología de fabricación del CBN, actualmente es difícil producir monocristales de CBN de grano grande utilizados directamente en herramientas de corte. Debido a esto, los materiales policristalinos PCBN sinterizados con CBN se están desarrollando rápidamente y sus tamaños son básicamente ilimitados. Los pequeños granos de cristal del PCBN están desordenados, tienen una dureza uniforme, no tienen direccionalidad, una resistencia al desgaste y al impacto consistentes y superan las deficiencias de la fácil escisión y la anisotropía del monocristal CBN.

PCBN es un agregado de nitruro de boro cúbico. Además de las características del CBN, el PCBN también está relacionado con el contenido de CBN, el tamaño de las partículas y el tipo de aglutinante. El contenido de CBN afecta principalmente a la dureza y conductividad térmica del PCBN. Cuanto mayor sea el contenido, mayor será la dureza y la conductividad térmica del PCBN. El tamaño de partícula del nitruro de boro cúbico es un factor importante que afecta la tenacidad del PCBN. Cuanto mayor sea el tamaño de las partículas, más débil será la resistencia al daño de la herramienta CBN y peor será el filo del filo. Los aglutinantes de PCBN incluyen principalmente tipos metálicos representados por Co y Ni, tipos cerámicos compuestos principalmente por TiC, TiN y Al2O3, y tipos híbridos de cermet. Cuando se utilizan materiales metálicos como aglutinantes, el PCBN tiene buena tenacidad y conductividad; los materiales cerámicos tienen mejor estabilidad térmica como aglutinantes. Además de las excelentes propiedades mencionadas anteriormente, para mejorar aún más su resistencia, muchos fabricantes de PCBN actualmente sinterizan o sueldan una capa de PCBN de aproximadamente 0,5 mm directamente sobre el sustrato de carburo para formar un conjunto compuesto (también llamado lámina compuesta de PCBN). De esta manera, la alta dureza, la alta estabilidad térmica y la alta estabilidad química del material PCBN, junto con la excelente resistencia y soldabilidad de la matriz de carburo, hacen que las herramientas PCBN no solo sean capaces de cortar piezas de trabajo de diversas durezas, sino también fáciles de fabricar.