Home / Công nghệ CNC / Dụng cụ cắt / Vật liệu CBN

Vật liệu CBN

Cubic boron nitride (CBN- Nitrit bo lập phương) được tổng hợp dưới dạng tinh thể từ nitrit bo sáu cạnh với chất xúc tác kim loại, nhiệt độ khoảng 1.5000C và áp suất khoảng 100.000kgf/cm2, tạo ra cấu trúc tinh thể bền, cứng, có dạng khối với các góc sắc bén. Nó là một trong những loại vật liệu cứng nhất được sử dụng làm dụng cụ cắt gia công cơ khí. CBN được tổng hợp lần đầu vào cuối thập niên 1950 và đến nay thì chúng được sử dụng rất rộng rãi trong chế tạo máy, nhất là trong các ứng dụng như mài, tiện cứng…
 


Mài bánh răng bằng đá Borazon CBN 500
 


Mài trục khuỷu bằng đá Borazon CBN



Một số tính chất


  • Vật liệu CBN có những tính chất sau:
  • Độ cứng cực cao, chỉ sau kim cương.
  • Độ dẫn nhiệt cao.
  • Tính chống mài mòn cực tốt.
  • Có tính trơ hóa học tốt.

Về nhiều mặt thì CBN và kim cương tự nhiên khá giống nhau. Cả hai có cùng kiểu cấu trúc mạng tinh thể lập phương, có độ dẫn nhiệt cao. Tuy vậy cả hai có những tinh chất hết sức khác biệt. Ví dụ, kim cương thiên về graphit hóa và dễ bị oxy hóa trong không khí, có phản ứng với các chi tiết gia công chứa sắt ở nhiệt độ cao, ngược lại, CBN thì ổn định ở nhiệt độ cao và có thể gia công dễ dàng các chi tiết chứa sắt. Thường thì các dụng cụ CBN được dùng để gia công các chi tiết có độ cứng lớn hơn 48HRC bởi vì nếu gia công phôi có độ cứng thấp hơn giá trị này thì dao sẽ bị mòn quá mức.

CBN cứng gần gấp đôi Al2O3 và có khả năng chịu nhiệt đến 1371 độ C trước khi vỡ vụn. Vật liệu này có khả năng cắt thép gió dễ dàng và chính xác, và tốt hơn kim cương trong nhiều ứng dụng. CBN dùng để cắt nguội và chịu được hóa chất đối với tất cả các muối vô cơ và hợp chất hữu cơ.

Do độ cứng cực cao nên các đá mài được làm bằng CBN có khả năng đạt độ chính xác rất cao. Các đá mài này đòi hỏi sự chỉnh sửa rất ít và có khả năng lấy đi lượng dư đều đặn mà không cần bù mòn đá. Do tác động cắt nguội nên rất ít hoặc không có sự hư hỏng bề mặt chi tiết gia công.


Một số loại CBN và phạm vi ứng dụng
 


Hiện nay có nhiều hãng chế tạo ra vật liệu CBN. Một số tên thương mại của CBN là “Borazon” (Mỹ), “Elbor” hoặc “Cubonite” (các công ty của Nga). Borazon được giới thiệu vào năm 1957 bởi nhà hóa học Robert H. Wentorf làm việc cho công ty General Electric Company của Mỹ. Đến năm 1969 thì hãng General Electric chấp nhận cái tên này và tiến hành thương mại hóa nó. Sau đây là một số loại CBN của hãng General Electric.


CBN-100:

  • Type-I: là loại hạt mài không có lớp phủ, đơn tinh thể có màu đen, độ dai trung bình. Mật độ tinh thể là 3,48g/cc. Thường dùng trong đá mài chất dính kếtbằng thủy tinh. Áp dụng để mài trục cam, cam, mài thép và hợp kim của thép, thép dụng cụ và thép gió, mài các chi tiết của động cơ tua bin khí như van, vòi phun, trục…


Type-II: là loại hạt mài được phủ 60% Ni, có mật độ tinh thể là 5,25 g/cc. Dùng trong đá mài chất dính kết phenon và nhựa polyimide. Lớp phủ Ni làm tăng khả năng bám giữ của hạt mài trên nền nhựa và tải nhiệt. Loại này dùng để mài khô và ướt các chi tiết thép tôi, mài sắc dao phay ngón bằng thép gió.


CBN-400, CBN-420
 


CBN400 là loại đơn tinh thể (mât độ 3,48g/cc) với độ dai đứng sau họ CBN500, tuy nhiên hình dáng của nó sắc cạnh hơn, cho phép tiêu hao năng lượng khi mài ít hơn nhiều, tuổi thọ cao. Áp dụng cho mài tròn ngoài, tròn trong, mài dụng cụ và khuôn, mài hai đĩa.

CBN-420 là loại CBN-400 phủ 60% Ni có mât độ 5,34g/cc, được thiết kế đặc biệt cho hệ thống chất dính kết nhựa. Lớp phủ kỹ thuật cao làm tăng khả năng bám giữ trong nền nhựa của hạt mài, tăng tuổi thọ đá và chất lượng bề mặt cao. Điều này, kết hợp với hình dạng của tinh thể cho phép mài với công suất thấp, hiệu suất mài cao.


CBN-500


CBN-500 có màu vàng, dai, đơn tinh thể dạng khối, mật độ tinh thể 3,48g/cm3, độ bền đứt gãy cao, tuổi thọ và hiệu suất mài cao. Áp dụng để phay thô thép tôi, thép dụng cụ tôi, thép cacbon và thép hợp kim, Ni và vật liệu nền coban. Mài và mài khôn gang, thép tôi và không tôi. CBN-510 là loại CBN-500 có phủ ti tan với hàm lượng 1,5-18,5% Ti, mật độ tinh thể 3,52-3,68g/cc. Điều này đã nâng cao sự bám của các hạt trong kim loại nền.

CBN-520 được phủ 70% Ni, mật độ tinh thể 5,8g/cc, nhằm tăng hiệu suất trong các hệ thống chất dính kết nhựa.


CBN-550
 


CBN-550 là loại CBN vi tinh thể siêu dai, có mật độ tinh thể là 3,48g/cc.Nhờ vào hình dạng hạt, cấu trúc bề mặt và độ dai cao mà khả năng bóc vật liệu của nó rất cao, rất lý tưởng cho các nguyên công với tốc độ bóc vật liệu cao. Thường được áp dụng để mài khôn,mài các thép hợp kim, thép dụng cụ đã tôi, mài hợp kim siêu cứng nền cobalt và niken.

CBN-560 là loại CBN-550 có phủ 60% Ni, mật độ tinh thể là 5,25g/cc, nhằm tăng khả năng bám dính của tinh thể trong chất dính kết nhựa.

CBN-570 là loại mà nền tinh thể CBN-550 được xử lý đặc biệt, tính đến hiệu quả điện phân tinh thể cao hơn nhằm tránh phủ quá mức hoặc tạo các mẩu nhỏ. Loại này có mật độ tinh thể là 3,48g/cc.


CBN-1000
 


Tinh thể CBN-1000 có màu đen (mật độ 3,48g/cc), dai hơn loại Type-I, tiêu hao năng lượng ít hơn. Loại này được áp dụng để mài cam và trục khuỷu, mài dụng cụ là dao cắt, mài các vật liệu làm các chi tiết trong lĩnh mài hợp kim siêu cứng nền cobalt và niken.

CBN-560 là loại CBN-550 có phủ 60% Ni, mật độ tinh thể là 5,25g/cc, nhằm tăng khả năng bám dính của tinh thể trong chất dính kết nhựa.

CBN-570 là loại mà nền tinh thể CBN-550 được xử lý đặc biệt, tính đến hiệu quả điện phân tinh thể cao hơn nhằm tránh phủ quá mức hoặc tạo các mẩu nhỏ. Loại này có mật độ tinh thể là 3,48g/cc.


CBN-1000


Tinh thể CBN-1000 có màu đen (mật độ 3,48g/cc), dai hơn loại Type-I, tiêu hao năng lượng ít hơn. Loại này được áp dụng để mài cam và trục khuỷu, mài dụng cụ và dao cắt, mài các vật liệu làm các chi tiết trong lĩnh vực không gian, mài bánh răng.

 

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *