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Mecanizado de compuestos de aluminio/SiC utilizando herramientas de corte de diamante recubiertas por CVD

Bloque de motor de aluminio de alto contenido de silicio​

Bloque de motor de aluminio de alto contenido de silicio

Herramientas de corte para bloques de motor de aluminio de alto contenido de silicio

El material compuesto de aluminio de silicio es un material compuesto de matriz metálica reforzado con partículas rígidas, ya que tiene las ventajas de alta resistencia específica y rigidez, bajo coeficiente de expansión lineal, buena estabilidad dimensional, buena resistencia al desgaste y resistencia al calor, buena capacidad de remoldeo y bajo precio, es adecuado para la producción de piezas resistentes al desgaste, resistencia al calor, alta resistencia y peso ligero (como pistones de motor, frenos de vehículos, etc.). Por lo tanto, tiene un gran potencial de aplicación en los campos de la aviación, el espacio aéreo, automóviles, motocicletas, instrumentos, armas y otros campos industriales. Debido a la adición de partículas cerámicas de SiC duras y frágiles en el material, las propiedades mecánicas del material de matriz se mejoran considerablemente, y también se muestra la macro-isotropía del material compuesto. Pero al mismo tiempo, también trae grandes dificultades a la máquina de corte, haciendo que la herramienta de corte se desgaste más rápido al cortar materiales compuestos SiCp/Al, es difícil garantizar la precisión del mecanizado y la calidad superficial. La investigación muestra que el efecto de usar herramientas de corte de acero de alta velocidad y carburo para mecanizar tales materiales no es bueno, y el desgaste es muy rápido. La herramienta falla en poco tiempo.

La herramienta recubierta de diamante CVD es una herramienta hecha de una película de diamante extremadamente delgada (50 µm) depositada sobre el carburo, cerámica y otros sustratos de material de herramienta por el método de deposición química de vapor (CVD). El diamante tiene excelentes propiedades termodinámicas de diamante de cristal único (como una dureza muy alta, alta conductividad térmica, bajo coeficiente de fricción y bajo coeficiente de expansión, etc.), por lo que las herramientas recubiertas con película de diamante CVD también tienen alta resistencia al desgaste y buena tenacidad. Se ha convertido en una de las herramientas preferidas para mecanizar metales no ferrosos y sus aleaciones, materiales no metálicos duros y frágiles, aluminio de alto contenido de silicio, materiales altamente resistentes al desgaste y otros materiales difíciles.

Al mecanizar materiales compuestos SiCp/Al con herramientas recubiertas de diamante CVD, la selección de los parámetros de corte está estrechamente relacionada con el desgaste del alivio de la herramienta. Cuanto mayor sea la velocidad de corte vc, mayor la profundidad de corte ap y menor la velocidad de avance f, mayor será el valor de desgaste del alivio de la herramienta. Esto es consistente con la ley de mecanizado de herramientas CVD de materiales tradicionales.

Cuando se mecanizan materiales compuestos SiCp/Al con herramientas recubiertas de diamante CVD, cuanto mayor sea el contenido de SiCp en el material de la pieza y más grueso sea el tamaño de partícula, peor será el rendimiento de corte del material de la pieza y mayor será el desgaste de la herramienta.

Cuando se utiliza un ángulo de pala negativo (-8° ~ -11°) de tamaño adecuado para mecanizar materiales compuestos SiCp/Al con herramientas recubiertas de diamante CVD, la resistencia al desgaste de la herramienta es mejor que la de la herramienta con ángulo de pala cero y ángulo de pala positivo.

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