Баллас и карбонадо синтетические алмазы

В нашей стране все шире применяются инструменты из новых синтетических поликристаллических алмазов крупных размеров – балласов (АСБ) и карбонадо (АСПК), впервые синтезированных в Институте физики высоких давлений АН СССР под руководством акад. Л.Ф. Верещагина. Физико-механические свойства поликристаллов исследованы еще не полностью, однако, установлено, что по твердости, теплостойкости, теплопроводности и прочности они близки к природным алмазам.

Благодаря интенсивному развитию физики высоких давлений разработаны промышленные методы получения поликристаллических алмазов и созданы высокопроизводительные оборудование и аппаратура для производства поликристаллов алмазов размером до 8 мм.

Поликристаллические алмазы изготовляют тремя методами:

  1. каталитическим (производство поликристаллов типов „баллас” и „карбонадо”);
  2. спеканием микропорошков алмазов с металлической связкой под высоким давлением (компакс, синдит);
  3. спеканием микропорошков без металлической связки под высоким давлением (спеки типов „СВ” и „мегадаймонд”).

Баллас

Баллас кристаллизуется при относительно более низких давлениях и температурах и состоит из более крупных кристаллов (до 100 мкм), чем карбонадо. Алмазы АСБ имеют шаровидную форму; структура – четко выраженная радиально-лучистая; термостойкость на воздухе 700- 800 °С.

Алмазы АСПК имеют форму цилиндра диаметром 2,0-4,5 мм и высотой 3-5 мм; структура их также радиально-лучистая, но более тонко сформированная и совершенная; термостойкость на воздухе 900 °С.

В настоящее время поликристаллы выпускают в основном сферической, полусферической и цилиндрической форм. Такие формы позволяют применять синтетические поликристаллы для создания различных типов инструмента.

Алмазы типов АСБ и АСПК используют для оснащения резцов, обрабатывающих цветные металлы и их сплавы, стеклопластики, пластмассы и другие неметаллические и труднообрабатываемые материалы.

Карбонадо

Карбонадо предназначен для обработки цветных металлов и их сплавов, твердых сплавов, стеклопластиков, пласт масс, сшивов титана и других неметаллических и труднообрабатываемых материалов. Следует отметить такую область применения, как резцы и фрезы для станков с ЧПУ, где фактор размерной стойкости приобретает особое значение.

Поликристаллические алмазы обладают рядом преимуществ перед монокристаллами, широко применяемыми в однокристальных, правящих, буровых и камнеобрабатывающих инструментах – в первую очередь, отсутствием ограничений по форме и размерам. Технология изготовления поликристаллов позволяет также создать более равномерные, чем у природных алмазов, физико-механические свойства по сечению заготовки.

Одним из наиболее перспективных видов поликристаллов является алмазный материал, недавно созданный институтом ВНИИалмаз совместно с Томилинским заводом алмазного инструмента (Т3АИ). Он представляет собой двухслойные пластины круглой, квадратной, трехгранной или шестигранной формы. Размеры вписанного диаметра пластин 4,5-11 мм, толщиной 3-4 мм. Нижний слой состоит из безвольфрамового твердого сплава или специальной стали, верхний режущий слой – из поликристаллического алмаза. Пластины можно применять для режущих инструментов с механическим креплением в державке. Металлическая подложка позволяет легко крепить пластины к державке методом пайки или склейки. Основное преимущество пластин – наличие большого количества режущих вершин, что увеличивает ресурс работы режущего инструмента до переточки в 5-6 раз. Алмазоносный слой наибольшей толщины (0,5-1.5 мм) значительно облегчает переточку режущих кромок после затупления. Пластины выпускают 25 типоразмеров, поэтому можно изготовлять инструменты различных видов (резцы, фрезы и т. д.).