නිරවද්‍ය යන්ත්‍රෝපකරණ කර්මාන්තයේ බහු ස්ඵටික දියමන්ති සංයුක්ත (PDC) හි ගැඹුරු යෙදුම් විශ්ලේෂණය

වියුක්ත

දියමන්ති සංයුක්තය ලෙස පොදුවේ හඳුන්වන බහු ස්ඵටිකරූපී දියමන්ති සංයුක්තය (PDC), එහි සුවිශේෂී දෘඪතාව, ඇඳුම් ප්‍රතිරෝධය සහ තාප ස්ථායිතාව හේතුවෙන් නිරවද්‍ය යන්ත්‍රෝපකරණ කර්මාන්තයේ විප්ලවීය වෙනසක් සිදු කර ඇත. මෙම පත්‍රිකාව PDC හි ද්‍රව්‍යමය ගුණාංග, නිෂ්පාදන ක්‍රියාවලීන් සහ නිරවද්‍ය යන්ත්‍රෝපකරණවල උසස් යෙදුම් පිළිබඳ ගැඹුරු විශ්ලේෂණයක් සපයයි. සාකච්ඡාව අධිවේගී කැපීම, අතිශය නිරවද්‍ය ඇඹරීම, ක්ෂුද්‍ර යන්ත්‍රෝපකරණ සහ අභ්‍යවකාශ සංරචක නිෂ්පාදනයේ එහි භූමිකාව ආවරණය කරයි. මීට අමතරව, PDC තාක්ෂණයේ අනාගත ප්‍රවණතා සමඟ ඉහළ නිෂ්පාදන පිරිවැය සහ බිඳෙනසුලු බව වැනි අභියෝගවලට මුහුණ දෙනු ලැබේ.

1. හැඳින්වීම

නිරවද්‍ය යන්ත්‍රෝපකරණ සඳහා මයික්‍රෝන මට්ටමේ නිරවද්‍යතාවයක් ලබා ගැනීම සඳහා උසස් දෘඪතාව, කල්පැවැත්ම සහ තාප ස්ථායිතාව සහිත ද්‍රව්‍ය අවශ්‍ය වේ. ටංස්ටන් කාබයිඩ් සහ අධිවේගී වානේ වැනි සාම්ප්‍රදායික මෙවලම් ද්‍රව්‍ය බොහෝ විට ආන්තික තත්වයන් යටතේ දුර්වල වන අතර එමඟින් පොලික්‍රිස්ටලීන් ඩයමන්ඩ් සංයුක්ත (PDC) වැනි උසස් ද්‍රව්‍ය භාවිතා කිරීමට හේතු වේ. කෘතිම දියමන්ති පාදක ද්‍රව්‍යයක් වන PDC, පිඟන් මැටි, සංයුක්ත සහ දෘඩ වානේ ඇතුළු දෘඩ හා බිඳෙන සුළු ද්‍රව්‍ය යන්ත්‍රෝපකරණ කිරීමේදී අසමසම කාර්ය සාධනයක් පෙන්නුම් කරයි.

මෙම පත්‍රිකාව PDC හි මූලික ගුණාංග, එහි නිෂ්පාදන ශිල්පීය ක්‍රම සහ නිරවද්‍ය යන්ත්‍රෝපකරණ කෙරෙහි එහි පරිවර්තනීය බලපෑම ගවේෂණය කරයි. තවද, එය PDC තාක්ෂණයේ වත්මන් අභියෝග සහ අනාගත දියුණුව පරීක්ෂා කරයි.

2. PDC හි ද්‍රව්‍යමය ගුණාංග

PDC යනු අධි පීඩන, අධි උෂ්ණත්ව (HPHT) තත්වයන් යටතේ ටංස්ටන් කාබයිඩ් උපස්ථරයකට බන්ධනය වූ බහු ස්ඵටික දියමන්ති (PCD) තට්ටුවකින් සමන්විත වේ. ප්‍රධාන ගුණාංග අතරට:

2.1 අධික දෘඪතාව සහ ඇඳුම් ප්‍රතිරෝධය

දියමන්ති යනු දන්නා අමාරුම ද්‍රව්‍යය (මොහ්ස් දෘඪතාව 10) වන අතර, උල්ෙල්ඛ ද්‍රව්‍ය යන්ත්‍රෝපකරණ සඳහා PDC කදිම වේ.

සුපිරි ඇඳුම් ප්‍රතිරෝධය මෙවලම් ආයු කාලය දීර්ඝ කරයි, නිරවද්‍ය යන්ත්‍රෝපකරණවල අක්‍රීය කාලය අඩු කරයි.

2.2 ඉහළ තාප සන්නායකතාවය

කාර්යක්ෂම තාපය විසුරුවා හැරීම අධිවේගී යන්ත්‍රෝපකරණ අතරතුර තාප විරූපණය වළක්වයි.

මෙවලම් ගෙවී යාම අඩු කර මතුපිට නිමාව වැඩි දියුණු කරයි.

2.3 රසායනික ස්ථායිතාව

ෆෙරස් සහ ෆෙරස් නොවන ද්‍රව්‍ය සමඟ රසායනික ප්‍රතික්‍රියා වලට ප්‍රතිරෝධී වේ.

විඛාදන පරිසරවල මෙවලම් පිරිහීම අවම කරයි.

2.4 අස්ථි බිඳීමේ තද බව

ටංස්ටන් කාබයිඩ් උපස්ථරය බලපෑම් ප්‍රතිරෝධය වැඩි දියුණු කරයි, කැඩීම සහ කැඩීම අඩු කරයි.

3. PDC නිෂ්පාදන ක්‍රියාවලිය

PDC නිෂ්පාදනයට තීරණාත්මක පියවර කිහිපයක් ඇතුළත් වේ:

3.1 දියමන්ති කුඩු සංස්ලේෂණය

කෘත්‍රිම දියමන්ති අංශු නිෂ්පාදනය කරනු ලබන්නේ HPHT හෙවත් රසායනික වාෂ්ප තැන්පත් කිරීම (CVD) හරහාය.

3.2 සින්ටර් කිරීමේ ක්‍රියාවලිය

දියමන්ති කුඩු ටංස්ටන් කාබයිඩ් උපස්ථරයක් මත අධික පීඩනය (5–7 GPa) සහ උෂ්ණත්වය (1,400–1,600°C) යටතේ සින්ටර් කරනු ලැබේ.

ලෝහමය උත්ප්‍රේරකයක් (උදා: කොබෝල්ට්) දියමන්ති-දියමන්ති බන්ධනයට පහසුකම් සපයයි.

3.3 පසු සැකසුම්  

PDC කැපුම් මෙවලම් බවට හැඩගැස්වීම සඳහා ලේසර් හෝ විද්‍යුත් විසර්ජන යන්ත්‍රෝපකරණ (EDM) භාවිතා කරයි.

මතුපිට ප්‍රතිකාර මගින් ඇලවීම වැඩි දියුණු කරන අතර අවශේෂ ආතතීන් අඩු කරයි.

4. නිරවද්‍ය යන්ත්‍රෝපකරණවල යෙදුම්

4.1 ෆෙරස් නොවන ද්‍රව්‍ය අධිවේගී කැපීම

ඇලුමිනියම්, තඹ සහ කාබන් ෆයිබර් සංයුක්ත යන්ත්‍රෝපකරණ කිරීමේදී PDC මෙවලම් විශිෂ්ටයි.

මෝටර් රථ (පිස්ටන් යන්ත්‍රෝපකරණ) සහ ඉලෙක්ට්‍රොනික උපකරණ (PCB ඇඹරීම) වල යෙදුම්.

4.2 දෘශ්‍ය සංරචක අතිශය නිරවද්‍යතාවයෙන් ඇඹරීම

ලේසර් සහ දුරේක්ෂ සඳහා කාච සහ දර්පණ නිෂ්පාදනයේදී භාවිතා වේ.

මයික්‍රෝනයකට වඩා අඩු මතුපිට රළු බවක් ලබා ගනී (Ra < 0.01 µm).

4.3 වෛද්‍ය උපකරණ සඳහා ක්ෂුද්‍ර යන්ත්‍රෝපකරණ

PDC ක්ෂුද්‍ර සරඹ සහ අන්ත මෝල් ශල්‍ය මෙවලම් සහ බද්ධ කිරීම් වල සංකීර්ණ ලක්ෂණ නිපදවයි.

4.4 අභ්‍යවකාශ සංරචක යන්ත්‍රෝපකරණ  

අවම මෙවලම් ඇඳීම් සහිතව ටයිටේනියම් මිශ්‍ර ලෝහ සහ CFRP (කාබන් ෆයිබර්-ශක්තිමත් කරන ලද පොලිමර්) යන්ත්‍රෝපකරණ.

4.5 උසස් පිඟන් මැටි සහ දැඩි කරන ලද වානේ යන්ත්‍රෝපකරණ

සිලිකන් කාබයිඩ් සහ ටංස්ටන් කාබයිඩ් යන්ත්‍රෝපකරණ කිරීමේදී PDC ඝන බෝරෝන් නයිට්‍රයිඩ් (CBN) අභිබවා යයි.

5. අභියෝග සහ සීමාවන්

5.1 ඉහළ නිෂ්පාදන පිරිවැය

HPHT සංස්ලේෂණය සහ දියමන්ති ද්‍රව්‍ය වියදම් පුළුල් ලෙස භාවිතා කිරීම සීමා කරයි.

5.2 බාධා කළ කැපීමේදී බිඳෙනසුලු බව

අඛණ්ඩ පෘෂ්ඨයන් යන්ත්‍රෝපකරණ කිරීමේදී PDC මෙවලම් චිප් වීමට ඉඩ ඇත.

5.3 ඉහළ උෂ්ණත්වවලදී තාප පිරිහීම

ග්‍රැෆිටීකරණය 700°C ට වැඩි උෂ්ණත්වයකදී සිදු වන අතර, ෆෙරස් ද්‍රව්‍ය වියළි යන්ත්‍රෝපකරණවල භාවිතය සීමා කරයි.

5.4 ෆෙරස් ලෝහ සමඟ සීමිත අනුකූලතාව

යකඩ සමඟ රසායනික ප්‍රතික්‍රියා නිසා ගෙවී යාම වේගවත් වේ.

6. අනාගත ප්‍රවණතා සහ නවෝත්පාදන  

6.1 නැනෝ-ව්‍යුහගත PDC

නැනෝ-දියමන්ති ධාන්‍ය ඇතුළත් කිරීම තද බව සහ ඇඳුම් ප්‍රතිරෝධය වැඩි දියුණු කරයි.

6.2 දෙමුහුන් PDC-CBN මෙවලම්

ෆෙරස් ලෝහ යන්ත්‍රෝපකරණ සඳහා PDC ඝන බෝරෝන් නයිට්‍රයිඩ් (CBN) සමඟ ඒකාබද්ධ කිරීම.

6.3 PDC මෙවලම් ආකලන නිෂ්පාදනය  

ත්‍රිමාණ මුද්‍රණය මඟින් අභිරුචිකරණය කළ යන්ත්‍රෝපකරණ විසඳුම් සඳහා සංකීර්ණ ජ්‍යාමිතීන් සක්‍රීය කරයි.

6.4 උසස් ආලේපන

දියමන්ති වැනි කාබන් (DLC) ආලේපන මෙවලම් ආයු කාලය තවදුරටත් වැඩි දියුණු කරයි.

7. නිගමනය

නිරවද්‍ය යන්ත්‍රෝපකරණ ක්ෂේත්‍රයේ PDC අත්‍යවශ්‍ය දෙයක් බවට පත්ව ඇති අතර, අධිවේගී කැපීම, අතිශය නිරවද්‍ය ඇඹරීම සහ ක්ෂුද්‍ර යන්ත්‍රෝපකරණ ක්ෂේත්‍රයේ අසමසම කාර්ය සාධනයක් ලබා දෙයි. ඉහළ පිරිවැය සහ බිඳෙනසුලු බව වැනි අභියෝග තිබියදීත්, ද්‍රව්‍ය විද්‍යාවේ සහ නිෂ්පාදන ශිල්පීය ක්‍රමවල අඛණ්ඩ දියුණුව එහි යෙදුම් තවදුරටත් පුළුල් කිරීමට පොරොන්දු වේ. නැනෝ-ව්‍යුහගත PDC සහ දෙමුහුන් මෙවලම් සැලසුම් ඇතුළුව අනාගත නවෝත්පාදනයන් ඊළඟ පරම්පරාවේ යන්ත්‍රෝපකරණ තාක්ෂණයන්හි එහි භූමිකාව ශක්තිමත් කරනු ඇත.