เพชรสังเคราะห์ในงานเครื่องมือตัด
ในวงการอุตสาหกรรมเครื่องตัดหรือ Cutting Tools รวมถึงทาง ท็อปเทค ไดมอนด์ ทูลส์ เองก็ได้มีการสร้าง พัฒนา และนำเพชรสังเคราะห์มาใช้ในการผลิตเครื่องมือสำหรับตัด, กลึง, เจาะ และอื่น ๆ เพื่องานตัดที่มีประสิทธิภาพมากขึ้น แล้วเพชรแต่ละประเภท มีอะไรบ้าง แล้วเหมาะกับการใช้งานแบบใด MCD ย่อมาจาก Monocrystalline Diamond เป็นเพชรสังเคราะห์แบบเม็ดเดี่ยวขึ้นมา โดยตัวผลึกที่สังเคราะห์ออกมามักจะมีสีที่ออกเหลือง ๆ ซึ่ง MCD นี้จะมีความแข็งมากถึง 9,000 kgf/mm2 ทำให้ต้านทานการสึกหรอ และยังทนแรงอัด แรงกระแทก และนำความร้อนได้สูงกว่าคาร์ไบด์ อุปกรณ์ที่ใช้ MCD เป็นส่วนประกอบจะเหมาะกับงานกลึงหรืองาน Finishing ที่ต้องการเก็บงานให้ผิวเรียบจนเกิดเงาสะท้อนคล้ายกระจก แต่ MCD จะไม่เหมาะกับงานตัดโลหะที่เป็นเหล็กและพลาสติกเสริมแรง CFRP เพราะการตัดเฉือนเหล็ก มักจะเกิดการเสียดสีที่ “เกิดอุณหภูมิสูง” นั่นอาจสูงถึงประมาณ 700-1000°C ทำให้ตัวเพชรละลาย และทำให้ตัวอุปกรณ์ “สึกเร็วขึ้น” ในด้านอายุการใช้งาน เมื่อเทียบกับ PCD จะมีอายุการใช้งานที่นานกว่าถึง 3-10 เท่า แต่ต้นทุนและค่าใช้จ่ายในการผลิตจะสูงกว่าถึง 4 เท่าโดยประมาณ คำว่า PCD ย่อมาจาก Polycrystalline Diamond โดยเพชรนี้เริ่มต้นจะมาจากอนุภาคเพชรเล็ก ๆ ที่มารวมกันโดยการอัดด้วยความดันและอุณหภูมิที่สูง ความแข็งของเพชร PCD จึงสูงถึง 5,000 kgf/mm2 ด้วยความแข็งของมัน ทำให้ต้านทานการสึกหรอ อีกทั้งยังทนแรงอัด แรงกระแทก และนำความร้อนได้สูงกว่าคาร์ไบด์ แต่ก็เช่นเดียวกันกับ MCD ตัวเพชร PCD นั้นจะแพ้ทางเหล็ก เนื่องด้วย PCD เมื่อเกิดการเสียดสีที่อุณหภูมิตั้งแต่ 700°C ขึ้นไป จะทำให้เกิด Thermal Instability หรือ “ความไม่เสถียรทางอุณหภูมิ” ซึ่งกระทบกับคุณภาพของตัว PCD ต่อการใช้งานในระยะยาว และสึกหรอได้ง่ายกว่าการใช้งานด้านอื่น ๆ CBN ย่อมาจาก Cubic Boron Nitride เป็นอนุภาคเพชรโครงสร้างเป็น “ลูกบาศน์” เพชรสังเคราะห์นี้จะเหมาะกับงานตัดเฉือนเหล็กเป็นอย่างมาก เนื่องจากตัว CBN นั้นมีโครงสร้างที่มีการแทนที่ อนุภาค Carbon ด้วย Boron และ Nitrogen ทำให้ทนความร้อนได้สูงถึง 1300°C ทำให้สามารถกลึงเหล็กที่มีอุณหภูมิสูงถึง 1,000°C ได้อย่างดี แต่ในด้านความแข็ง ตัว CBN จะแข็งรองลงมาจาก PCD หรือรองจากเพชร ซึ่งเพชร CBN จะมีความแข็งในหน่วยวัดน็อพ (Knoop Hardness) ที่ 56 GPa โดยในขณะที่เพชรจะมีความแข็งที่ 90 GPa คำว่า CVD ย่อมาจาก Chemical Vapor Deposition โดยเพชรตระกูลนี้จะมาจากการตกตะกอนของไอระเหยทางเคมีในการผลิต ซึ่งเพชรนี้ก็จะมีความแข็งเทียบเท่ากับ MCD โดยจะมีความแข็งที่ 9,000 kgf/mm2 ไม่ว่าจะเป็น MCD, PCD, CBN หรือแม้กระทั่ง CVD เพชรเหล่านี้จะถูกนำมาใช้ในการเสริมคมให้กับตัวอุปกรณ์เครื่องมือตัด ช่วยให้สามารถตัดวัสดุที่แข็งมากขึ้นได้ ซึ่งการเสริมเครื่องมือด้วยเพชรนี้จะช่วยในเรื่องต่าง ๆ ดังนี้ ด้วยความที่เพชรเหล่านี้มีความแข็งมากกว่าเหล็กทั่วไป หรือเรียกได้ว่ามีความแข็งเทียบเท่าเพชรแท้ ๆ ได้นั้น เราสามารถนำเพชรสังเคราะห์เหล่านี้มาใช้เสริมความคมให้กับเครื่องมือตัดได้ โดยส่วนใหญ่มักจะใช้เสริมตรงปลายคมตัดของตัวอุปกรณ์นั้น ๆ ด้วยความที่เพชรสังเคราะห์เหล่านี้มีความแข็ง ทนทาน และสามารถใช้ในงานตัดได้ดี ทำให้สามารถใช้งานกว่าอุปกรณ์ทั่ว ๆ ไป หรือแม้แต่กับอุปกรณ์คาร์ไบด์ก็ตาม สำหรับงานที่ต้องผลิตชิ้นส่วนตัวงานเป็นจำนวนมาก เช่น หลักหมื่นชิ้นหรือหลักแสนชิ้น การใช้อุปกรณ์ที่เสริมเพชรอย่าง PCD หรือ CBN ที่ตัดได้ดีขึ้น และอายุการใช้งานที่นานขึ้นนั้น จะช่วยลดต้นทุนการผลิตต่อชิ้นได้เป็นอย่างดีในระยะยาว เพชรสังเคราะห์เหล่านี้ มักจะถูกนำไปใช้ในงานตัดต่าง ๆ มากมาย ตั้งแต่ ในดอกสว่าน จะมีการเสริมปลายดอกสว่านด้วยเพชรสังเคราะห์เหล่านี้ โดยเฉพาะ PCD เพื่อเสริมความคมให้กับดอกสว่าน และยังช่วยเพิ่มอายุการใช้งานได้นานขึ้นอีกด้วย เช่นเดียวกับงานเจาะ เพชรสังเคราะห์เหล่านี้จะถูกเสริมตรงปลายของใบมีด เพื่อเสริมความคม และเพิ่มอายุการใช้งานให้กับตัวมีดเช่นกัน เราสามารถนำเพชร PCD หรือ CBN มาเสริมตรงปลายเม็ดอินเสิร์ท เพื่อเสริมความคมให้ตัวอุปกรณ์เพื่อใช้ในการกลึงได้ ทั้งนี้อาจจะต้องดูว่าวัตถุที่จะทำการกลึงนั้นเป็นประเภทใด ถ้าหากนำไปใช้ในเชิงงานเหล็กที่ต้องกลึงด้วยความร้อนสูง เพชร CBN จะตอบโจทย์กว่าเพชร PCD เช่นเดียวกับงานตัดอื่น ๆ เพชรสังเคราะห์เหล่านี้จะถูกเสริมตรงปลายของใบมีด เพื่อเสริมความคม และเพิ่มอายุการใช้งานให้กับตัวดอกสว่านที่ใช้ในงานกัดเช่นกัน เพชรสังเคราะห์ถือได้ว่ามีหลากรูปแบบ และต่างก็เหมาะกับการใช้งานที่ต่างกัน หากนำไปใช้อย่างเหมาะสมและถูกจุด จะทำให้สามารถเพิ่มศักยภาพให้กับอุปกรณ์ที่ใช้ในงานตัดได้อย่างดีเยี่ยม อีกทั้งยังยืดอายุการใช้งานให้กับอุปกรณ์ และลดต้นทุนการผลิตได้ ทาง ท็อปเทค ไดมอนด์ ทูลส์ เองก็รับผลิตอุปกรณ์เครื่องมือ Cutting Tools ที่เสริมเพชรสังเคราะห์เหล่านี้ด้วย ทั้ง PCD, MCD, CBN หรือแม้กระทั่ง CVD เพื่อสร้างเครื่องมือที่มากคุณภาพ และตอบโจทย์ทุกความต้องการของลูกค้าทุกท่าน https://www.allied-material.co.jp/en/products/diamond/knowledge/about_diamond_cbn.html https://www.cleanorigin.com/blog/cvd-diamonds/ https://indab.com/products/single-crystal-mcd-monocrystalline-diamond/ https://www.chemicalbook.com/ChemicalProductProperty_US_CB2499424.aspx http://panneegems.com/ดูบทความ-50217-เพชรปลอมน่ากลัวขนาดไหน/
เพชรที่ใช้ในงาน Cutting Tools มีอะไรบ้าง?
1. MCD
2. PCD
3. CBN
4. CVD
แต่ก็เช่นเดียวกันกับเพชร MCD และ PCD ตัวเพชร CVD จะเหมาะสำหรับการตัดวัสดุที่ไม่ใช่เหล็ก เพราะการตัดเหล็กที่อุณหภูมิสูง จะทำให้ตัวเพชรละลาย ทำให้ตัวเครื่องมือเพชรสึกหรอเร็วขึ้น แต่ในด้านอายุการใช้งาน จะใช้ได้นานกว่า PCD ถึง 2-10 เท่า และใช้งานได้ดีกว่า PCD อยู่ที่ประมาณ 35%
ทำไมเพชรสังเคราะห์เหล่านี้ จึงจำเป็นและเหมาะกับงานตัด?
1. เพิ่มศักยภาพให้กับเครื่องมือตัด
2. เพิ่มอายุการใช้งานให้กับเครื่องมือตัด
3. ลดต้นทุนการผลิตต่อชิ้นได้ (หากผลิตเป็นจำนวนมาก)
เพชรเหล่านี้เอาไปใช้ในงานใดบ้าง?
1. งานเจาะ (Drilling)
2. งานตัด (Cutting)
3. งานกลึง (Turning)
4. งานกัด (Milling)
สรุป
แหล่งอ้างอิง:
