CVD Diamond kulor/sfärer
Nu kan vi erbjuda diamantbelagda keramiska kulor med hög grad av rundhet och en mycket slät yta. De kan användas i många olika tillämpningar och har ett mycket högt slitagemotstånd. Det har visat sig att sfäriska ytor med en diamantbeläggning med ojämnheter ner till ett fåtal nm ger mycket låg friktion och ingen vidhäftade materialet i glidande kontakt med ”svåra” metaller som aluminium och titan. (Wear 200 (1996) 225-232 och Diamond and Related Materials 7 (1998) 1471-1477)
Hur gör vi ?
Vi växer ett skikt med mikrokristallin CVD-diamant på ytan av en hög keramisk kula (typiskt G5 toleranser). Beläggningarna har en mycket god likformighet och poleras därefter till en mycket jämn yta vilket resulterar i en nästan perfekt sfär av det hårdaste kända materialet.
Fördelar
- Hårdheten ger en mycket slitstark och yta med enorma förbättringar i slitstyrka.
- En annan fördel med diamant är den inerta ytan. Detta är en stor fördel i många applikationer genom att inget material fastnar på ytan.
Användningsområden
- Mätspetsar / Prober – Stor förbättring i livslängd och betydligt mindre material fastnar på ytan.
- Tryckpolerings – för en mycket snabb och kostnadseffektiv ytförbättring
- Ventiler – mindre slitage
- och många fler
Vi har vissa vanliga storlekar i lager som vi kan leverera med kort varsel och tillverkar efter beställning.
Finläppade diamantbelagda kulor med diameter från 1 till 12 mm
Nuvärdesberäkning av mätprob
En enkel nuvärdesberäkning ger en uppskattning om besparingspotentialen som typiskt är mycket hög (> 90%).
Nötningstest
En diamantbelagda keramisk kiselnitridkula jämfördes med en obelagd i en glidande test. Kulorna geld mot ett nitrerat stål med en hastighet av 150 mm / s och normalkraft av 8N. Efter 6 minuter hade kiselnitrid kulan ett stor slitagemärke. Inget slitage kunde detekteras på den diamantbelagda kulan. Testet fortsatte under 5 timmar med den diamantbelagda kulan. Det enda resultatet var att ett något polerat område kunde detekteras (svag röd ring runt slitmärke i bild). Fortfarande kunde lite av ytvariationen på nm nivå detekteras från den ursprungliga diamantytan vilket indikerar att poleringen är väl under 50 nm. Ett försök att uppskatta nötningshastigheten visade att den keramiska kiselnitrid kulan nöts minst 2500 gånger så snabbt som diamantytan .
Om slitaget räknas om för en normalkraft av 0,1 N (vanligt vid mätteknik) förlorar en mätspets snabbt toleranser och går från en G5 till G10 tolerans efter bara 0,2 m glidsträcka.
Slitaget efter 6 minuter
Slitage(lätt polering inom den röda ringen) efter 5 timmar
Slitaget på en mätprob har betydande påverkan. Nedan ses ett exempel på hur snabbt det kan gå att lämna toleransnivåerna för en sfärisk mätprob om den glider på en punkt (mot en härdad/nitrerad yta). Redan efter en glidsträcka på 0.2 m har slitaget på en keramisk kula gjort att felet motsvarar G10 (130 nm). Med den diamantbelagda kulan krävs en glidsträcka på 1700 m för motsvarande fel.
Kan man tolerera ett fel på 1 µm så kan den keramiska kulan användas 14 m medan den diamant belagda kulan klarar sig 27000 m.
Slitaget på en 3 mm keramisk kula med och utan diamantbeläggning. Notera hur snabbt toleranserna försvinner pga slitaget vid en typiskt last på 0.1 N (absolutmåttet på slitaget är alltid beroende på vilka material som är inblandande och process specifikt).
Slitaget för längre glidsträckor.
Påkletat material
Diamantytan är extremt inert och plockar inte upp material i kontakt med andra material. Ett test där en kiselnitridkulan glider mot aluminium visade att aluminium omedelbart fastnar, se bild. Samma test med en diamant yta visade extremt låg mängd vidhäftat material.
Montering
Diamant kulor kan monteras med lim eller vakuumhårdlödning . En vakuumhårdlödning ger den bästa mekaniska hållfastheten men är mer komplicerat / dyrt. En enkel limning med epoxi ger god mekanisk hållfasthet. En 3 mm kula på en 2 mm rör kan enkelt hantera en 20 N sidobelastning.
Eftersom dimensionerna på kulorna alltid är densamma så kan de pressas på plats vilket är en mycket effektiv metod.
Tryckpolering
Tryckpolering kan vara mycket kostnadseffektiv (snabb process) för att minska ojämnheter och ta bort grovhet på en ytan. Diamond kulan ger en förbättrad yta när den trycks / glider mot ett material och plattar till alla vassa slip rester. Detta görs vanligtvis på axlar i samma uppspänning som bearbetningen. Som ett exempel polerades en härdad axel med en diamant kula. Det känns omedelbart en tydlig skillnad mellan ytorna.