תוספות מרוכבות של יהלומים וקרביד פוליקריסטליים (PCD/CC)
PCD/CC הוא היהלום הנפוץ ביותר לעיבוד חומרי מטריצת מתכת מרוכבים. הוא נוצר על ידי סינטה או לחיצה של שכבה של יהלום פולי-גבישי בעובי של {{0}}.5-1 מ"מ על פני מצע קרביד מוצק עם חוזק וקשיחות טובים. חוזק הכיפוף של להב מרוכב זה זהה בעצם לזה של קרביד צמנט, וקשיות משטח העבודה קרובה לזו של PCD יהלום פול-גבישי מוצק, והריתוך טובה, השחזה מחדש קלה והעלות היא נָמוּך. מוסיף יהלום-טונגסטן קרביד פולי-גבישי טיפוסי שטוח או דמוי יריעה, ולאחר מכן נחתך בלייזר לצורה ולגודל הרצוי של התוסף. PCD/CC מרותכים בדרך כלל או מהודקים במכונה, ומיוצרים לכלי חיתוך שונים כגון חריטה, קידוח, כרסום, ניקוב, קידוח, קידוח וניסור. הביצועים של PCD/CC קשורים לגודל גרגרי היהלומים. דה בירס מייצרת תוספות PCD בזנים 002, 010 ו-025, עם גדלי גרגרים ממוצעים של 2 מיקרומטר, 10 מיקרומטר ו-25 מיקרומטר, בהתאמה. ככל שגודל הגרגיר גדול יותר, נפח הצבירה של היהלום גבוה יותר, כך עמידות הבלאי טובה יותר וחיי הכלי ארוכים יותר, אך איכות קצה החיתוך מעט גרועה יותר, מה שמקשה על יצירת כלי בעל דיוק גבוה. להיפך, לכלים עדינים יש רדיוס קהה של קצה החיתוך (בדרך כלל 1-2 של כלי PCD), ואיכות פני השטח המעובדים טובה. לכן, גרגרי הגביש של הפולי-גביש מתעדנים באופן רציף, וישנם גבישים עדינים עם חומצה אחת או אפילו פחות מ-0.5 חומצה. לשם כך, יש לשקול באופן מקיף את חיי הכלי ואיכות המשטח המעובד כדי לבחור את הדרגה המתאימה של תוספות מרוכבות של יהלומים פוליגריסטליים וקרביד צמנט.
יהלום CVD
יהלום CVD הוא חומר יהלום טהור בעל עמידות בפני שחיקה גבוהה, ללא קלסרים, המוכן בלחץ נמוך (<0.1MPa). CVD diamond comes in two forms: CVD thin film coating (CD) and CVD thick film (TFD).
CD נוצר על ידי הנחת שכבה של יהלום דמוי סרט בעובי של פחות מ-50 מיקרומטר (בדרך כלל 10~30 מיקרון) המורכבת מפולי-גבישים על מצע קרביד מוצק (הידוע בדרך כלל כסגסוגת מסוג K) על ידי תהליך CVD (השקעת אדים כימית) . השימוש הראה שכלים מצופים יהלום CD אינם מתאימים לעיבוד חומרי מטריצת מתכת מרוכבים, מכיוון שהחלקיקים הקשים בחומר המרוכב יכולים להישחק דרך הציפוי על פני הכלי תוך זמן קצר.
TFD הוא להפקיד סרט עבה יהלום ללא מצע בעובי של עד 3-5 מ"מ, ולאחר מכן לחתוך את הסרט העבה לחתיכות קטנות של צורה מסוימת בהתאם לצרכים, ולאחר מכן לרתך אותו על הקרביד המוצק ליצירת להב או כלי מרוכב.
ל-TFD יש ביצועים מקיפים טובים, אין לו את החיסרון של אנזוטרופיה של יהלום טבעי, מכיוון שאין קשר מתכתי, תכולת הטומאה נמוכה, והטוהר קרוב ל-100 אחוז, כך שהקשיות והמוליכות התרמית גבוהים מ-PCD , מקדם החיכוך קטן יותר, כימי היציבות טובה יותר, והביצועים של חומרים מרוכבים מטריצות מתכת טובים למדי.
מוצגות עקומות בלאי של כלי עבור 40 אחוז SiCP A356MMC עם שני יהלומים, PCD ו-TFD. תנאי החיתוך המשמשים בבדיקה באיור 2 הם: מהירות חיתוך של 400m/min, קצב הזנה של 0.05 מ"מ/ר, כמות חיתוך לאחור (עומק חיתוך) של 0.5 מ"מ ונוזל חיתוך. ניתן לראות מאיור 2 ש-TFD של יהלום סרט עבה הוא הטוב ביותר לעיבוד 40 אחוזי SiCP מטריצת מתכת מרוכבים; PCD025 הוא השני, ול-PCD002 יש את חיי הכלי הנמוכים ביותר. טבלה 1 מציגה את פרמטרי החיתוך המומלצים על ידי דה בירס לעיבוד חומרי מטריצת מתכת מרוכבים עם תוספות SYNDITE 025 של יהלום פוליקריסטלי. המחקר מראה כי עם עליית מהירות החיתוך וירידה בקצב ההזנה, הערך Ra של חספוס פני השטח המעובד יקטן, בעוד שלכמות כלי החיתוך לאחור אין השפעה משמעותית על Ra. לכן, בסיום, מהירות החיתוך צריכה לקבל את הערך הגדול יותר בטבלה 1, וקצב ההזנה צריך לקבל את הערך הקטן יותר.
העיבוד של חומרי מטריצת מתכת מרוכבים עם יהלום יכול להיות חיתוך יבש או חיתוך רטוב. עם זאת, בשל היציבות התרמית הנמוכה של היהלום, הוא יהיה מופחם (כלומר גרפיט) ב-700-800 מעלות C, מה שיפחית באופן דרסטי את חיי הכלי. אם משתמשים בנוזל החיתוך לחיתוך רטוב, ניתן להפחית את טמפרטורת החיתוך ולהאריך את חיי הכלי. עם זאת, לפני שהכלי חותך לתוך חומר העבודה, יש לשפוך את נוזל החיתוך עד להשלמת החיתוך. יש לספק את נוזל החיתוך באופן רציף, לא לסירוגין, אחרת זה יגרום בקלות לכלי להינזק או להישבר. באותו אופן, בתהליך החיתוך יש להימנע ככל האפשר מעצירה או שינוי של כמות החיתוך.