Diamante natural ou MCD? Como escolher o diamante monocristalino para ferramentas de corte

Por que o diamante monocristalino corta um acabamento espelhado

Um diamante monocristalino é uma única rede cristalina contínua, sem contornos de grão e sem ligante. Por isso sua aresta pode ser polida muito mais afiada e lisa do que a de qualquer ferramenta feita de grãos. A aresta se copia na peça, então uma aresta perfeita deixa uma superfície espelhada direto da máquina, sem etapa de polimento.

O diamante também é o material mais duro que se conhece e dissipa o calor mais rápido que qualquer metal. A aresta continua afiada e fria em altas velocidades de corte, mesmo em metais moles e pastosos que se rasgam com ferramentas comuns. Por isso as ferramentas monocristalinas são o padrão para o acabamento de alto brilho de alumínio, latão, cobre, metais preciosos e plásticos ópticos.

Diamante natural e MCD

O diamante natural e o MCD são ambos monocristais, então ambos podem cortar um acabamento espelhado. Eles se diferenciam pela forma de obtenção, pela regularidade e pelo custo.

Diamante natural (ND)

O diamante natural se formou nas profundezas da Terra. Para ferramentas de corte, as pedras brutas são selecionadas uma a uma por pureza, tensões internas e forma, depois orientadas e polidas até virar a ponta da ferramenta. A maioria dos diamantes naturais contém nitrogênio agrupado (tipo Ia), e não há duas pedras iguais.

• Pontos fortes: uma pedra bem selecionada dá uma aresta extremamente fina e durável. É a escolha tradicional para os acabamentos ópticos e decorativos mais finos.
• Limites: preço mais alto, tamanhos de pedra limitados e variação natural de uma pedra para outra, por isso a seleção é decisiva.
• Usos típicos: óptica de ultraprecisão, lentes de contato, acabamento em relojoaria e joalheria, ferramentas de raio pequeno e em V.

MCD: monocristal sintético HPHT

O MCD (diamante monocristalino) é crescido em uma prensa que recria as condições do interior da Terra. O carbono se dissolve em ferro, níquel ou cobalto fundidos a 1.300–1.600 °C e cerca de 6 GPa (cerca de 60.000 vezes a pressão atmosférica), e cristaliza sobre uma semente de diamante ao longo de dias ou semanas. O nitrogênio espalhado pelo cristal como átomos isolados dá ao MCD sua cor amarela (tipo Ib).

• Pontos fortes: qualidade constante de uma placa para outra, vida útil previsível e formas regulares que tornam a geometria da ferramenta repetível. Normalmente custa menos que pedras naturais selecionadas.
• Limites: como todo monocristal, pode lascar com impacto ou vibração.
• Usos típicos: torneamento e fresamento de alto brilho de alumínio, latão e cobre; fresas de chanfro e ferramentas de gravação; bordas de acrílico e policarbonato; a maior parte do acabamento em produção.

Diamante CVD, sob consulta

O diamante CVD é crescido a partir de um gás em uma câmara de vácuo. O CVD monocristalino pode cortar um acabamento espelhado de forma muito parecida com o MCD, e fornecemos ferramentas de CVD sob consulta.

Monocristalino ou policristalino (PCD)

O PCD (diamante policristalino) é feito de muitos grãos pequenos de diamante sinterizados com um ligante metálico, normalmente cobalto, sobre uma base de metal duro. Os grãos apontam em direções aleatórias, então o PCD é tenaz e resiste a lascas. Por isso é a escolha certa para desbaste e para materiais abrasivos como o alumínio com alto teor de silício e os compósitos de fibra. Mas uma aresta feita de grãos não pode ser polida tão afiada quanto um monocristal, então o PCD não corta um acabamento espelhado óptico.

Muitas vezes os dois trabalham juntos: o PCD remove a maior parte do material e depois uma ferramenta monocristalina faz o corte espelhado final. As esferas de latão para válvulas mostram bem isso: insertos de PCD desbastam a esfera, depois uma ferramenta de acabamento de diamante dá o brilho final. A Bulunmaz Tools se concentra no acabamento com monocristal.

Comparação rápida

Qual diamante para qual trabalho

São pontos de partida; a escolha final depende da peça, da máquina e do volume.

O que decide a qualidade da aresta

Duas ferramentas com a mesma forma podem render de modo muito diferente. Quatro coisas fazem a diferença:

• Orientação do cristal. O diamante é mais duro em algumas direções cristalinas do que em outras. O fabricante orienta cada pedra para que a aresta trabalhe na direção mais resistente ao desgaste, um fator principal da vida útil.
• Raio de ponta e ângulo incluído. O raio (por exemplo R0,5 mm) ou o ângulo do V (por exemplo 60°) define a forma que a ferramenta deixa na peça. Raios menores e ângulos mais agudos alcançam detalhes mais finos, mas suportam menos carga.
• Ângulos de saída e de folga. Um ângulo de saída positivo corta com mais facilidade, mas enfraquece a aresta; um negativo é mais robusto e serve para ligas mais tenazes. A folga sob a aresta pode ser cônica, mais afiada, ou cilíndrica, mais rígida e que mantém melhor o raio após a relapidação.
• Ondulação da aresta. É o quanto uma aresta de raio se afasta de um círculo perfeito. Em óptica e lentes, a forma da aresta é impressa diretamente na superfície, então essas ferramentas são feitas com ondulação controlada, normalmente de 1 µm até 50 nm.

O que o diamante monocristalino corta e o que não corta

Materiais adequados:

• Alumínio e ligas de alumínio
• Cobre, latão, bronze e cobre-berílio
• Ligas de ouro, prata, platina e paládio
• Niquelação química (níquel-fósforo) em moldes
• Acrílico (PMMA), policarbonato, náilon e outros plásticos
• Germânio, silício e outros cristais infravermelhos

Não adequados:

• Aço, ferro fundido e outros metais ferrosos. Na temperatura de corte, o carbono do diamante reage com o ferro e a aresta perde o fio após um corte curto.
• Materiais muito abrasivos como o alumínio com alto teor de silício ou compósitos de fibra. Desgastam rapidamente uma aresta monocristalina; ali o PCD é a melhor escolha.
• Cortes muito interrompidos ou impactos, que podem lascar qualquer aresta monocristalina.