Berlian adalah kristal atom karbon tunggal, dan struktur kristalnya adalah milik sistem kristal kubik dengan bidang datar yang sama (satu jenis sistem kristal dengan kerapatan atom tertinggi). Karena ikatan ikatan antara atom karbon dalam berlian adalah ikatan kovalen hibrida sp3, ini memiliki stabilitas dan direktivitas ikatan yang kuat. Struktur kristal yang unik membuat berlian memiliki kekerasan dan kekakuan tertinggi, indeks bias, konduktivitas termal, ketahanan abrasi yang sangat baik, ketahanan korosi dan stabilitas kimia, dll. Sifat yang sangat baik dari berlian alami dapat memenuhi sebagian besar persyaratan dari presisi dan ultra-presisi alat pemotong bahan, dan itu adalah bahan alat pemotong presisi yang ideal. Struktur kristal seragam berlian alami tanpa batas butir internal membuat ujung tombak secara teoritis mencapai kelurusan dan ketajaman tingkat atom. Kekerasan, ketahanan abrasi, ketahanan korosi dan stabilitas kimia berlian alami memastikan umur panjang e dari alat pemotong, memastikan pemotongan normal panjang dan terus menerus, dan mengurangi dampak keausan pahat pada presisi bagian; Konduktivitas termal yang lebih tinggi dapat mengurangi suhu pemotongan dan deformasi termal bagian. Berlian alami sebagai bahan alat pemotong superhard, oleh karena itu, memiliki posisi penting di bidang pemrosesan mekanis dan telah banyak diterapkan, terutama di bidang pemesinan super presisi, seperti pemrosesan yang digunakan dalam reaktor nuklir, dan teknologi tinggi lainnya di bidang semua jenis cermin, digunakan untuk rudal atau roket di navigasi giroskop, substrat hard disk komputer, akselerator senapan elektron dan komponen ultra-presisi), menggunakan alat berlian alami tidak peduli pada harga atau pada presisi daripada metode permesinan tradisional memiliki keuntungan yang jelas. Tabel 1 membandingkan akurasi dan harga berbagai cermin diproses dengan alat berlian alami dan metode penggilingan dan pemolesan tradisional.

Selain bidang teknologi tinggi, alat pemotong berlian alami dalam penerapan permesinan industri dan produk sipil biasa juga meningkat dari tahun ke tahun, telah dikembangkan dari pemrosesan suku cadang arloji tradisional menjadi piston aluminium, perhiasan, pena, pelat mengkilap, -pengolahan bagian logam dekorasi, dapat mengatakan alat pemotong berlian alami telah lebih lanjut bidang pengolahan mekanik, memainkan peran yang lebih dan lebih penting.

Di sisi lain, karena sifat unik dari berlian alami, sangat sulit untuk memprosesnya. Karena kekerasan tinggi dari berlian alami, itu harus digiling dengan metode khusus, yang juga memerlukan persyaratan teknis yang tinggi untuk operator. stabilitas kimia yang baik dari berlian alami, itu tidak dapat dilas untuk waktu yang lama di masa lalu, dan hanya metode mekanis yang digunakan untuk menjepit berlian biji-bijian besar, yang mengakibatkan pemborosan bahan berlian dan tingginya harga pemotongan alat, dan juga mempengaruhi presisi alat potong dan bagian.

Dalam 100 tahun terakhir, para ilmuwan dan teknisi telah melakukan penelitian dan pengembangan jangka panjang tentang peran penting, prospek aplikasi, dan metode implementasi alat berlian dalam pemrosesan mekanis, dan mencapai hasil yang bermanfaat. Perkembangan teknologi alat pemotong berlian alami ditinjau dalam tahap-tahap berikut.

Teknologi pemrosesan tradisional alat berlian alami

Alat berlian alami dikembangkan setelah perang dunia ii untuk memenuhi kebutuhan pemrosesan suku cadang presisi, ornamen cahaya, dan ukiran perhiasan. Proses pembuatan alat berlian alami berasal dari teknologi penggilingan dan pemolesan perhiasan berlian. Perkembangan alat berlian alami telah membawa perubahan signifikan dalam teknologi pembuatan jam tangan dan produk terkait.

Lapping metode proses perhiasan intan adalah: pada permukaan pelat besi tuang yang dilapisi bubuk penggilingan serbuk berlian dicampur dengan minyak zaitun dan ke dalam, dan membuat bubuk berlian bertatahkan di pori-pori kecil pada permukaan besi tuang, dipasang di penjepit skateboard dengan berlian di atasnya karena berat gerinda pada pelat gerinda berputar dengan kecepatan tinggi.

1. Pemrosesan dan pengujian blade: kualitas blade akan secara langsung memengaruhi kualitas komponen yang diproses.2. Orientasi: permukaan keausan yang paling ganas dari alat ini ditempatkan pada permukaan kristal berlian yang paling keras, sehingga untuk memastikan masa pakai alat yang paling lama. Metode orientasi tradisional umumnya MENGGUNAKAN orientasi mata telanjang. Mounting: dalam proses pemotongan, alat berlian alami harus menanggung gaya pemotongan dari semua arah. Untuk memastikan pemotongan terus menerus dan stabil, alat berlian harus dipasang dengan kuat pada bilah alat.

Teknologi mematri berlian belum ditemukan, sehingga penjepitan mekanis adalah satu-satunya cara. Karena proses yang sederhana dan biaya rendah alat pemotong berlian tradisional, masih digunakan dalam permesinan kasar alat pemotong berlian saat ini. Untuk lebih meningkatkan teknologi pemrosesan alat berlian, dalam setengah abad ilmu pengetahuan dan teknologi personil pada sifat fisik dan kimia kristal berlian dan mekanisme penggilingan alat berlian, mekanisme pembentukan pisau, teori pemotongan, teknologi mematri, banyak pekerjaan pada peralatan penggilingan presisi, dan mata pelajaran lain, karena alat berlian alami dalam pengembangan teknologi permesinan ultra-presisi telah meletakkan dasar yang kuat, banyak topik penelitian saat ini terus berlanjut.

Teknologi permesinan ultra-presisi untuk alat berlian alami

Pada akhir 1970-an, dalam penelitian teknologi fusi nuklir laser, sejumlah besar reflektor logam lunak presisi tinggi perlu diproses, dan kekasaran permukaan dan bentuk presisi logam lunak diperlukan untuk mencapai tingkat presisi ultra. Seperti penggunaan penggilingan tradisional, metode pengolahan polishing, tidak hanya waktu pemrosesan yang lama, biaya tinggi, operasi yang sulit, dan tidak mudah untuk mencapai akurasi yang diperlukan. Oleh karena itu, sangat mendesak untuk mengembangkan metode pemrosesan baru. Dalam permintaan nyata, didorong oleh berlian alami teknologi pemotongan cermin ultra-presisi berkembang pesat, berdasarkan teknologi berlian balik yang ada, dengan meningkatkan akurasi alat mesin dan kaku, ketat mengontrol proses getaran dan suhu melayang, pengembangan berlian alami ultra-presisi alat pemotong, dll., untuk membentuk proses pemotongan lensa, dan berkembang menjadi teknologi khusus. Sebagai salah satu teknologi kunci untuk pemotongan cermin presisi Teknologi alat pemotong berlian telah mencapai inovasi dan pengembangan yang signifikan dalam teori dan praktik, terutama tercermin dalam aspek-aspek berikut:

1. Pengembangan alat berlian ultra-presisi

(1) tepi yang dipoles diperkenalkan antara ujung tombak utama dan ujung tombak bantu, sehingga kekasaran teoritis permukaan mesin mendekati nol dan tepi yang dipoles bebas dari cacat bila terdeteksi di bawah mikroskop 500 atau lebih tinggi. (2) akurasi pemesinan Sudut kunci dari pemotong berlian mencapai 2 ". (3) presisi busur pemotong busur yang digunakan untuk memutar permukaan internal mencapai tingkat mikron.

Karena peralatan gerinda tradisional tidak dapat memenuhi persyaratan permesinan alat berlian ultra-presisi, mesin gerinda busur dan ujung dengan bantalan udara telah dikembangkan, dan presisi gerinda dapat mencapai 0,1 m.3. Teknologi dan peralatan orientasi presisi digunakan untuk mengarahkan alat berlian untuk tujuan tidak hanya memberikan masa pakai alat yang paling lama, tetapi juga meminimalkan gesekan antara permukaan alat dan permukaan mesin dan tekanan pada permukaan pembelahan dekat pisau. Untuk melakukan ini diperlukan difraktometer sinar-X yang lebih canggih.

Vacuum mematri adalah salah satu terobosan paling penting dalam teknologi pembuatan alat berlian. Di satu sisi, metode penjepitan mekanis tradisional dapat menyebabkan perpindahan kecil dan getaran pemotong berlian dalam proses pemotongan, yang akan memengaruhi kualitas permesinan. sisi lain, karena stabilitas kimia berlian yang sangat tinggi itu sendiri, sulit untuk bereaksi dengan logam lain untuk mencapai pengelasan dalam kondisi umum, yaitu, berlian tidak dapat dilas. Untuk mengatasi masalah ini, kondisi khusus mematri berlian (lingkungan vakum tinggi) dan paduan brazing (paduan berbasis perak dengan titanium sebagai elemen aktif) ditemukan setelah penelitian dan eksplorasi jangka panjang.

Pembentukan mekanisme keausan pahat melalui penelitian ini menemukan bahwa dalam proses pemotongan, keausan pahat intan terutama adalah keausan ikatan kimia, dan ada sejumlah kecil keausan mekanis dan bentuk keausan lainnya. Pembentukan mekanisme keausan pahat menentukan prinsip orientasi alat: permukaan kristal dengan stabilitas kimia terbaik ditempatkan di permukaan belakang alat

6. Penelitian sistematis tentang metode penggilingan mekanik

Melalui studi mendalam tentang teori berlian, ditemukan bahwa deformasi plastik makroskopis berlian (di masa lalu, berlian diyakini hanya memiliki sejumlah kecil deformasi elastis tetapi tidak ada deformasi plastik); Jejak tidak murni dalam kristal berlian dipelajari. Menurut pengotor yang berbeda, berlian dibagi menjadi empat jenis, sehingga berbagai jenis berlian dapat dipilih sesuai dengan PENGGUNAAN yang berbeda. Selain itu, melalui penelitian teoritis sistematis tentang karakteristik fraktur, karakteristik pembelahan dan mekanisme pembentukan permukaan berlian, sebuah sejumlah besar data telah diperoleh, berbagai teori telah dibentuk, dan pemahaman yang lebih ilmiah dan mendalam tentang berlian telah diperoleh. Karakteristik pengembangan teknologi alat pemotong berlian pada tahap ini adalah sebagai berikut: sebagai alat pemotong berlian diterapkan secara nasional bidang pertahanan, teknologi tinggi dan lainnya, sejumlah besar dana diinvestasikan, dan peralatan canggih, instrumen dan metode ilmiah terbaru digunakan dalam penelitian, membuat lompatan dalam pengembangan.

Teknologi pemrosesan terbaru dari alat berlian alami

Pada akhir 1980-an, mesin mikro sebagai bidang penelitian baru berkembang pesat. Penggunaan pemrosesan mekanis untuk pembuatan komponen mikro-robot mikro (seperti? Untuk gigi presisi mikro 0.1mm, motor mikro 0.3mm, dll.) , radius ujung ujung pahat 3 ~ 5 m diperlukan, dan presisi busur dapat dikontrol, dan dapat mencapai usia pahat yang cukup lama.

Dari analisis bahan alat pemotong, hanya berlian alami kristal tunggal yang dapat memenuhi persyaratan di atas. Pada saat yang sama, setelah hampir sepuluh tahun perkembangan pesat, teori dan teknologi alat pemotong berlian telah mengumpulkan banyak pengalaman, dan mereka pada dasarnya dilengkapi dengan kemampuan untuk mengembangkan alat pemotong presisi tinggi yang disebutkan di atas. Namun, masih ada kesenjangan antara persyaratan alat pemotong berlian yang diproses oleh teknologi permesinan ultra-presisi yang disebut sebelumnya dari alat pemotong berlian dan alat-alat mesin mikro , dan metode pemrosesan yang lebih maju perlu dikembangkan lebih lanjut. Dalam beberapa tahun terakhir, berbagai metode telah dikembangkan untuk menggiling alat berlian dengan berbagai mekanisme kimia.

1. Metode termokimia untuk mekanisme metode kimia termal: ketika suhunya 800 ℃, jika permukaan berlian bersentuhan dengan besi, kristal berlian dapat menyingkirkan kisi atom karbonnya, menyebar ke besi di kristal kisi. Menggunakan metode kimia termal proses penggilingan adalah: cakram penggilingan besi di atmosfer hidrogen dipanaskan hingga 800 ℃, berlian dalam kontak dengan cakram penggilingan dan geser relatif, kisi berlian atom karbon akan menyebar ke besi di kristal kisi, mencapai tujuan penggilingan berlian; Atom karbon yang memasuki kisi besi bereaksi dengan hidrogen untuk membentuk metana, yang dilepaskan ke udara oleh arus udara. Menggunakan metode termokimia, kecepatan gerinda adalah 40 ~ 2000 lapisan atom per detik.

2. Pemolesan kimia plasma vakum, pertama-tama, menggunakan metode deposisi uap fisik plasma vakum pada permukaan cakram penggilingan, melapisi lapisan silikon oksida berbutir halus, dan kemudian mengaktifkan permukaan berlian dalam vakum tinggi, pada saat yang sama melakukan kontak dengan rotasi cakram penggilingan, permukaan berlian dalam keadaan aktivasi atom karbon akan bereaksi dengan silika pada cakram penggilingan, penggilingan pembentukan berlian; Karbon monoksida atau gas karbon dioksida yang dihasilkan dipompa keluar dari ruang reaksi. Reaksi laju metode ini adalah 1 ~ 3000 m3 / s (sekitar 0,25 ~ 750 lapisan atom per detik).

3. Metode pemolesan kimia mekanis yang tidak merusak: sejumlah bubuk berlian halus dan bahkan bubuk silikon yang lebih halus (tingkat nanometer) ditambahkan ke dalam larutan NaOH, dan bubuk silikon dengan gaya elektrostatik negatif yang kuat akan diadsorpsi pada partikel berlian tunggal. lebih besar dari itu untuk membentuk bubuk penggilingan berlian dengan lapisan adsorpsi silikon, dan kemudian itu dilapisi pada cakram penggilingan besi cor berpori. Selama penggilingan berlian, bubuk silikon diadsorpsi pada bubuk penggilingan berlian di satu sisi mencegah dampak langsung dari bubuk intan pada permukaan intan yang diproses dan melindungi permukaan intan yang diproses dari kerusakan yang dalam; di sisi lain, ia bereaksi dengan permukaan berlian yang diproses dan menghilangkan lapisan reaksi dengan aksi gerinda yang lemah. Kecepatan gerinda dari metode ini sangat rendah, hanya 1 lapisan atom per menit.