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    行業新聞

    我國超硬材料刀具市場概況

    來源:山東瑞鉆工程裝備有限公司 2015-01-07查看:3405

    摘要:我國超硬材料刀具市場概況

    近年來,隨著切削加工工件材料的不斷發展,尤其是一些難加工材料的出現,超硬材料刀具得到了越來越廣泛的應用,其中超硬材料刀具包括金剛石刀具和立方氮化硼刀具。國內超硬材料刀具制造商的數量、規模和制造水平都在迅速提高。在國內超硬材料以及超硬材料刀具,最要就集中在河南。最具代表性的是河南富耐克超硬材料股份有限公司,它一直是超硬材料行業的先鋒,同時擁有先進超硬刀具研發和制造技術。

    超硬材料刀具在整個刀具市場中的地位

    在目前的刀具市場上,占據最大市場份額的刀具材料仍為高速鋼和硬質合金,但這些刀具的硬度最高僅為2000~3000HV,若加上粘接物質,其總體硬度則在2000HV以下。對于難加工材料和高速高精加工來說,較低硬度的刀具材料已不能勝任。以金剛石和立方氮化硼刀具為代表的超硬材料刀具則迅速占領這個市場。其中金剛石刀具有極高的硬度和耐磨性,其硬度可達10000HV,是刀具材料中最硬的,熱穩定性可達700℃~800℃。而立方氮化硼的硬度僅次于金剛石(可達8000HV~9000HV),并且熱穩定性更高(達1250℃~1350℃)。

    超硬材料刀具具有加工效率高、使用壽命長和加工質量好等特點,過去主要用于精加工,近幾年來由于改進了人造超硬刀具材料的生產工藝,控制了原料純度和晶粒尺寸,采用了復合材料和熱壓工藝等,應用范圍不斷擴大,除適于一般的精加工和半精加工外,還可用于粗加工,在國際上公認為是當代提高生產率最有希望的刀具材料之一。利用超硬材料加工鋼、鑄鐵、有色金屬及其合金等零件,切削速度可比硬質合金高一個數量級,刀具壽命可比硬質合金高幾十甚至幾百倍。同時它的出現,還使傳統的工藝概念發生變化,利用超硬刀具常??芍苯右攒?、銑代磨(或拋光),對淬硬零件加工,可用單一工序代替多道工序,大大縮短工藝流程。

    金剛石材料刀具具有極高的硬度和耐磨性,能有效地加工銅、鋁等有色金屬及其合金、陶瓷、末燒結的硬質合金、各種纖維和顆粒加強的復合材料等。金剛石俗稱“金剛鉆兒”,也就是我們常說的鉆石。天然金剛石礦藏都是史前就已經形成的,且無生長規律可循?!叭嗽旖饎偸饕獞糜谲姽I和航空航天業。因為它耐高溫、高壓,宇航員的頭盔膜、航空飛船的隔熱板、高鐵的軌枕等都需要它?!焙幽鲜〗饎偸爸破饭こ碳夹g研究中心總工程師、該項目主持人王秦生教授介紹說,人造金剛石還廣泛應用于先進制造業和現代加工業,從牙科的修牙鑲牙刀、整容醫院的磨骨刀,到汽車的軸承、電子元件都用得到它。而人造金剛石鑲嵌的大型波紋片,可用來切割巨大的石料和公路水泥,在地質勘探和石油開采中也發揮了重要的作用。

    金剛石產業鏈簡介:金剛石產業鏈自上而下分別為石墨、單晶、微粉、聚晶復合片、金剛石制品。目前,我國50%左右的單晶用于生產鋸切工具。根據聚晶制品應用領域的不同,聚晶復合片又分為:石油開采用、礦山開采用、刀具用、拉絲模坯。金剛石制品分為單晶制品(磨具、鋸切工具)、聚晶制品(地質鉆頭、刀具、拉絲模)。下游應用領域介紹:磨具主要應用于電子信息領域IC 芯片加工、汽車領域發動機加工、空調及冰箱壓縮機加工、刀具加工等;鋸切工具主要應用于石材工業、建筑工業;鉆進工具主要應用于礦山、石油開采;刀具主要應用于車床加工。 市場空間預測: 2011年國內單晶市場需求約為94億克拉,未來兩年增長率11.33%、10.33%;2011年全球石油復合片需求78億元,未來兩年增速12%;礦山復合片92億元,未來兩年增速12%;刀具復合片132億元,未來兩年增速45.33%。

    立方氮化硼與聚晶金剛石一樣,也是在高溫高壓下人工合成的,其多晶結構和性能也與金剛石類似,具有很高的硬度,很好的導熱性,很小的熱膨脹,較小的密度,較低的斷裂韌性。此外,立方氮化硼還具有卓越的化學和熱穩定性,同鐵族元素幾乎不發生反應,這一點要優于金剛石。立方氮化硼與金剛石相比,熱穩定性更高,對鐵族元素化學惰性大,抗粘結能力強,更適于加工各種淬硬鋼、熱噴涂材料、冷硬鑄鐵和HRC35以上的鈷基和鎳基等難切削材料。

    在工業發達國家,立方氮化硼刀具已廣泛應用于汽車、重型機械等機械加工行業。立方氮化硼刀具適合于高速干切削,可以用2000m/min以上的速度高速加工灰鑄鐵。立方氮化硼刀具在高速硬切削方面的應用也比較廣泛,尤其是精加工汽車發動機上的合金鋼零件,如HRC60~65之間的齒輪、軸、軸承,而這些零部件過去是靠磨削來保證尺寸精度和表面質量的?!北娝苤?,硬質合金刀片主要成分為碳化鎢,而鎢是一種稀缺資源,盡管我國是富鎢的國家,但照目前這種開發和使用程度,碳化鎢資源會迅速減少,有專家預測,未來60年后,也許將會枯竭。那么新的超硬材料刀具將會在未來切削領域發揮更大的作用。

    它既可用于精加工和半精加工,也可用于背吃刀量達6mm的粗加工。目前世界上立方氮化硼的年耗量大約以10%~15%的速度增長。人造立方氮化硼超硬刀具材料,目前單晶的向粗顆粒、高強度、多功能方向發展。日本無機材料所生產的單晶CBN直徑達3mm。De Beers公司生產的PCBN產品,最大直徑達101.6mm,然后用激光切割成所需要的任何形狀,可加工70HRC的高硬度材料。

    超硬材料刀具行業發展概況

    如今,超硬材料刀具在切削加工中的優勢已經被廣大用戶所熟知,并得到越來越廣泛的認可和應用,市場需求巨大。

    從超硬材料本身來看,我國具有明顯的資源優勢,最近發現瓦房店地區的金剛石以往的勘探鉆孔大多只有200-300米,未能有效控制金伯利巖的整體形態,而最近施工的鉆孔近1000米,在800多米多處見到厚大金伯利巖體,可探上百萬克拉的金剛石資源量。

    目前我國金剛石產量占世界總產量的80%以上,立方氮化硼(CBN)產量占世界總產量的60%以上,已經是世界第一大超硬材料生產國,在超硬材料方面中國已邁入世界強國行列,我國超硬材料產業率先成為在國際上有話語權的產業之一。

    復合超硬刀具市場目前主要為國外制造商所控制,在2009年,復合超硬刀具材料市場全球占有率前幾位的公司為清一色的國外公司,分別是元素六(30%)、DI公司(20%)、日本住友(18%)、韓國日進(9%)、MegaDiamond(4.5%)、TomeiDiamond(4.5%)、Dennistools(4%),幾大公司就占據了市場的90%。

    在非復合超硬刀具市場中,立方氮化硼整體聚晶刀片已經是我國的強項,富耐克不僅在整體聚晶立方氮化硼刀片(PCBN刀片)技術上有用著先進技術,同時在立方氮化硼超強焊接刀片擁有著先進技術,在我國的超硬刀具行業獨樹一幟,在焊接聚晶氮化硼刀片綜合效益上比國外更有優勢。

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