Hướng dẫn đầy đủ: Dụng cụ phủ kim cương CVD dùng để gia công hợp kim nhôm
1. Những thách thức chính trong gia công nhôm
Hợp kim nhôm được ứng dụng rộng rãi trong vỏ xe hơi năng lượng mới, khung máy bay, tản nhiệt 3C, được chia thành nhôm hàm lượng silic thấp (Si＜8%) và nhôm đúc hàm lượng silic cao (Si 10%~30%). Dao cắt cacbua không phủ và dao cắt phủ TiAlN có ba nhược điểm chính:
- Nhôm có độ dẻo cao, dễ hình thành gờ cạnh (BUE) dưới tác động của nhiệt khi cắt, gây ra các vết gờ, vết xước và bề mặt hoàn thiện kém bóng như gương;
- Các hạt silic tự do bên trong nhôm có hàm lượng silic cao đạt độ cứng 1000 HV, sự mài mòn mạnh làm cùn các cạnh cacbua thông thường trong thời gian gia công ngắn;
- Khả năng tản nhiệt kém của các loại dao cắt tiêu chuẩn dẫn đến biến dạng nhiệt của các chi tiết nhôm thành mỏng, dung sai kích thước không ổn định trong sản xuất hàng loạt.
2. Những ưu điểm cốt lõi của lớp phủ kim cương CVD cho nhôm
- Chống bám dính với ma sát cực thấp: Hệ số ma sát giữa màng kim cương và nhôm chỉ là 0,04~0,1, loại bỏ hiệu quả hiện tượng bám dính cạnh, độ nhám bề mặt gương Ra 0,2~0,8 μm khi cắt khô;
- Khả năng chống mài mòn vượt trội đối với các hạt silic: Độ cứng của kim cương đạt 9000~10000 HV, cứng hơn gấp 5 lần so với cacbua vonfram, tuổi thọ dụng cụ kéo dài gấp 8-12 lần đối với nhôm có hàm lượng silic cao;
- Khả năng dẫn nhiệt tuyệt vời: Hệ số dẫn nhiệt 1200–2000 W/(m·K) giúp tản nhiệt nhanh chóng khi cắt, giảm thiểu biến dạng nhiệt của các chi tiết thành mỏng chính xác;
- Tương thích với gia công khô tốc độ cao: Không cần chất làm mát, thân thiện với môi trường cho các xưởng sử dụng năng lượng mới, thoát phoi trơn tru mà không làm tắc rãnh cắt.
3. Lựa chọn công cụ được đề xuất
- Nhôm hàng không vũ trụ 6061/7075 hàm lượng silic thấp: Dao phay ngón 2 lưỡi phủ nano kim cương để đánh bóng bề mặt như gương;
- Nhôm đúc ADC12 / A380 hàm lượng silic cao: Dao cắt kim cương CVD dày micron dùng cho gia công thô và tinh kết hợp;
- Các chi tiết nhôm có khoang sâu: Dao phay ngón phủ kim cương rãnh dài với độ bám dính lớp phủ được tăng cường cho việc cắt các phần nhô ra dài.
4. Các thông số gia công được đề xuất
Tốc độ cắt Vc: 200~800 m/phút; Lượng tiến dao trên mỗi răng fz: 0,1~0,3 mm/z; Ưu tiên cắt khô, bôi trơn vi mô MQL tùy chọn. Nên sử dụng phương pháp phay ngược để giảm bavia cạnh.
5. Các ngành ứng dụng chính
Các bộ phận đúc khuôn NEV, các cấu kiện kết cấu nhôm hàng không vũ trụ, khung nhôm cho thiết bị điện tử tiêu dùng, bộ tản nhiệt làm mát bằng chất lỏng, trục bánh xe bằng nhôm.
6. Hạn chế
Không gia công thép, titan hoặc hợp kim niken. Vật liệu sắt và titan phản ứng với cacbon kim cương ở nhiệt độ cao và làm tan chảy lớp phủ kim cương một cách nhanh chóng.
