Объемные металлические стекла (BMG) представляют собой уникальный класс сплавов. Атомная структура не имеет решетки. Отсутствие дислокаций обеспечивает упругую деформацию до двух процентов при прочности свыше двух гигапаскалей. Материал стоек к коррозии. Однако склонность к адиабатическому сдвигу и риск термической кристаллизации требуют точного контроля режимов резания. Необходим алмазный инструмент и интенсивное охлаждение зоны резания.

Особенности аморфных металлов и полосы сдвига

Пластическая деформация металлического стекла локализуется в узких наноразмерных полосах адиабатического сдвига. Их толщина составляет от десяти до двадцати нанометров. Внутри полосы происходит мгновенное выделение тепла и падение вязкости. Стружка легко скалывается. При затуплении режущей кромки процесс переходит в хрупкое выкрашивание с образованием глубоких раковин на поверхности заготовки.

Расчет критической температуры локального нагрева в полосе сдвига выполняется по термодинамической формуле:

Фрезерные станки с ЧПУ

Весь раздел →
T_shear_band = T_0 + (tau_yield * gamma_shear) / (rho_bmg * c_p_bmg)

где параметр tau_yield обозначает предел текучести сплава BMG, gamma_shear задает степень пластического сдвига, произведение rho_bmg и c_p_bmg выражает объемную теплоемкость аморфного металла.

Опасность термической кристаллизации структуры

При нагреве выше точки стеклования Tg от 350 до 450 градусов сплав кристаллизуется. Выделяются хрупкие интерметаллидные фазы. Кристаллизация поверхностного слоя ведет к потере прочности и охрупчиванию кромок. Технолог обязан удерживать температуру резания ниже точки стеклования. Для этого применяют высокие подачи и охлаждение под давлением.

Фрезерование объемных металлических стекол требует применения алмазного инструмента PCD с острейшей кромкой радиусом менее одного микрона для минимизации пластического трения.

Преимущества скоростной обработки аморфных металлических сплавов включают следующие факторы:

  • Получение зеркальной чистоты поверхности Ra 0.02 мкм прямо на фрезерном станке.
  • Формирование прецизионных кромок миниатюрных деталей без образования пластических заусенцев.
  • Сохранение уникальной аморфной структуры и биосовместимости в медицинских имплантатах.
  • Высокая размерная стабильность готовых прецизионных микрошестерен и корпусов датчиков.

Подобрать оборудование под вашу задачу

Нажимая кнопку, вы соглашаетесь с политикой конфиденциальности.

Режимы микрофрезерования сплавов Vitreloy

Обработка циркониевых металлических стекол Vitreloy 1 выполняется на скоростях от ста до двухсот пятидесяти метров в минуту. Подача на зуб составляет от 0.01 до 0.03 мм. Это гарантирует квазипластичный срез микростружки. Полив зоны резания синтетической охлаждающей жидкостью мгновенно отводит тепло из зоны контакта инструмента с заготовкой.

Фрезерные станки с ЧПУ

Весь раздел →
  1. Выверка заготовки на прецизионном гидравлическом или ледяном зажимном столе станка.
  2. Установка концевой фрезы из поликристаллического алмаза PCD с полированной передней гранью.
  3. Включение подачи охлаждающей жидкости под давлением сорок бар непосредственно в зону резания.
  4. Фрезерование контура детали на повышенной частоте вращения шпинделя с постоянной подачей.
Марка аморфного сплаваТемпература стеклования Tg, CПредел прочности на растяжение, МПаТвердость материала по Виккерсу, HV
Vitreloy 1 (Zr-Ti-Cu-Ni-Be)3501900590
Vitreloy 105 (Zr-Ti-Cu-Ni-Al)4001850560
Ti40Zr25Ni8Cu12Be153701750530

Подбор инструмента из поликристаллического алмаза

Высокая твердость компонентов BMG вызывает диффузионный износ стандартных твердосплавных фрез из-за вымывания кобальта. Применение концевых фрез с пластинами из поликристаллического алмаза PCD полностью устраняет схватывание. Гладкая алмазная грань снижает трение стружки до минимума, гарантируя сохранение аморфной фазы заготовки.

Алмазные фрезы обеспечивают ресурс непрерывной работы в десятки раз выше твердого сплава.

Контроль шероховатости и аморфной фазы деталей

Контроль структуры обработанных деталей проводится методом рентгенофазового анализа XRD для подтверждения отсутствия кристаллических пиков. Профилометр фиксирует достижение оптической чистоты без сколов. Изготовленные детали часовых механизмов и микрохирургического инструмента демонстрируют непревзойденную долговечность при циклических нагрузках.

Отсутствие межкристаллитной коррозии делает металлические стекла идеальным материалом для медицинских имплантов. Прецизионная геометрия кромок сохраняется на протяжении всего срока службы.

Фрезерные станки с ЧПУ

Весь раздел →