张桂全[1]2003年在《空气条件下钎焊金刚石磨料的实验研究》文中研究指明粉末冶金烧结、电镀和钎焊这叁种金刚石工具的制造方法中，电镀金刚石工具主要是靠镀层的机械包埋来把持金刚石，粉末冶金烧结金刚石工具中虽有一定的冶金结合，但这两种金刚石工具的制造方法中，结合剂和金刚石界面并不是完整的化学冶金结合，因而把持力不强，在较重负荷加工时，金刚石容易脱落；而且在电镀和烧结工具中金刚石因随机分布而得不到合理充分地利用。钎焊金刚工具可以实现结合剂和金刚石界面完整的化学冶金结合，因而结合强度高，把持力强，只需30％～40％的埋入率即可把持住金刚石，金刚石的裸露高度高达60％～70％，大大增加了容屑空间，能获得更锋利的形貌，而且可以实现金刚石的有序排布，充分合理地利用金刚石。 目前，钎焊法制造金刚石工具还处于实验室阶段，制造工艺尚未完善，制造环境要求苛刻，需要真空或保护气氛，制造成本高，不便于推广应用，规模化生产的条件尚不具备。 本文主要在以下两方面进行研究： 1 空气中高频感应钎焊金刚石磨料工艺 本文分无压块、有压块和模具叁种方案，采用钎料粉末直接加入和用有机粘结剂涂附钎料粉末两种钎料加入方法，压块和模具采用导电材料和不导电材料进行研究。 成功实现了在空气中高频感应钎焊金刚石磨料，金刚石磨料的裸露高度高达60％～70％；寻求到了最佳钎焊工艺；成功实现了金刚石磨料的有序排布。 2 空气中高频感应钎焊金刚石磨料的钎焊性能与加工性能检验 分相同钎焊工艺不同加工参数、不同钎焊工艺相同加工参数、钎焊与烧结相同加工参数和钎焊与烧结不同加工参数四种方案，将钎焊金刚石工具和烧结金刚石工具进行磨削实验，并对实验结果进行分析。 实验验证，空气中高频感应钎焊金刚石磨料实现了对金刚石的高强度把持，相同加工条件下钎焊金刚石工具的磨削功率和磨削力远小于烧结金刚石工具的磨削功率和磨削力，所以钎焊金刚石工具可以用于重负荷大切深高效加工。
刘天明[2]2006年在《激光钎焊金刚石颗粒损伤机理的实验研究》文中提出本文采用高功率横流CO2激光器扫描钎料合金与金刚石颗粒,研究激光工艺参数对金刚石颗粒热损伤的影响,并通过金刚石颗粒激光钎焊条件下非均匀介质的温度场模型的模拟,分析了激光钎焊过程中金刚石颗粒损伤机理,探索出金刚石颗粒、钎料合金、金属基体叁者之间具有最佳结合性能的激光钎焊工艺参数。实验研究表明,在氩气的保护下,保持光斑直径φ3mm,钎焊层厚度为0.5mm,激光输入线能量w=93.2～95.3J/mm时,可以避免金刚石颗粒的热损伤。通过显微组织分析发现适当提高扫描速度可以避免Ni元素对金刚石颗粒的侵蚀,适当提高激光功率有助于加强金刚石颗粒表面与钎焊合金里的Ti元素形成化学冶金结合。根据钎焊层温度场模拟,从理论上深入分析了金刚石颗粒损伤形成机理,激光作为热源可以对钎焊层进行非均匀加热,避免了传统工艺中均热时间内对金刚石颗粒热损伤,金刚石颗粒的侵蚀、热应力损伤主要发生在液相形成的第二、叁阶段的交接处,这一阶段必须加以控制。本文系统地探讨了高功率CO_2激光钎焊金刚石颗粒过程中金刚石损伤机理,对于促进激光加工技术与超硬材料交叉学科的发展具有一定的理论意义及实用价值。
王波[3]2016年在《高强度钢高效磨抛用钎焊金刚石磨盘的制备及性能研究》文中进行了进一步梳理高强度钢在航空航天、船舶制造、化工设备等领域应用越来越广泛,目前主要利用树脂砂轮片进行表面磨抛处理,暴露出材料去除率低、砂轮易损耗破碎、气味粉尘大等问题。为解决上述问题,论文利用钎焊技术将金刚石焊接在钢基体表面制作磨抛工具,期望利用钎焊金刚石工具磨粒结合强度高、磨粒出露高、散热效果好的优势实现高强度钢的高效磨抛。本文完成的创新性研究工作主要包括:(1)为获得磨粒良好出露、焊料层厚度均匀的钎焊效果,提出大粒度合金焊料真空钎焊金刚石工艺构想并建立了几何模型,得出金刚石最优钎焊效果的大粒度合金焊料与金刚石粒度关系方程组,并求得基于合金焊料润湿角的实际解。在此基础上确定了新型磨粒布料工艺,并建立了金刚石磨粒与焊料合理钎焊的几何模型,得到了具有理想钎焊效果的金刚石粒度与焊料粒度匹配公式。通过公式计算,粒度为50目的球状颗粒Ni-Cr合金焊料钎焊金刚石的最优粒度为60目。钎焊试验结果表明:合金焊料对金刚石有较好的爬升效果,平均包埋高度约为金刚石粒径的30%。(2)通过分析树脂砂轮片磨损特点对钎焊金刚石磨盘基体进行结构化设计,结合ANSYS有限元仿真分析以及磨抛受力模型,确定了磨盘基体优选尺寸。通过冲压工艺以及外圆倒角工艺控制基体形位尺寸精度,结合盘状零件确定了钎焊金刚石磨盘基体加工工艺。(3)基于磨盘磨抛条件与磨粒参数特性,对磨粒地貌优选机理进行分析,确定了磨抛斜面均布或点(簇)状有序、磨抛外缘密排均匀、磨抛平面叶序簇状排布的磨粒地貌。通过激光打孔工艺实现了金刚石磨粒分区域的有序排布,贴敷性好的模板材料可实现对平面、弧面的有效排布。(4)综合利用以上研究成果研制出钎焊金刚石磨盘,对AH36船用高强度钢进行磨抛加工试验。与同规格常规树脂砂轮片相比,平均材料去除率提高40%左右,磨抛寿命提高11倍以上。磨粒磨损状态与磨屑形貌对比分析表明,钎焊金刚石磨盘单颗磨粒去除量大,磨削点温度低于树脂砂轮片,不易形成熔融小球,显着减少了火花的产生。(5)基于弹性隔振原理,设计了磨盘隔振器;基于阻尼减振降噪原理,设计了自由阻尼结构磨盘。噪声与振动试验结果表明:与同规格100mm树脂砂轮片相比,未附隔振器的磨盘振动值高31.6%,附隔振器的磨盘振动值高4%;自由阻尼结构磨盘振动值较树脂砂轮片低31.3%,噪音值低7.8%。
詹友基[4]2006年在《钎焊金刚石工具平面磨削的实验研究》文中认为目前工业中使用的单层金刚石砂轮主要是电镀砂轮，其金刚石磨粒与结合剂之间以机械把持力为主，在正常的磨削负荷下也容易因把持力不足而引起磨料脱落从而导致砂轮过早失效。为了充分发挥单层超硬磨料工具的优势，国外在八十年代中后期开始以高温钎焊代替电镀开发了一种具有更新换代意义的新型工具——单层高温钎焊超硬磨料砂轮，其着眼点就是期望籍钎焊所提供的化学冶金结合从根本上改善磨料、结合剂、基体叁者间的结合强度。目前，围绕钎焊单层金刚石磨削工具研究的重点主要集中在钎焊工艺，在评价钎焊金刚石磨具磨削加工效果时，更多地注重工具的耐磨性和切除率，较少进行磨削过程中磨削力的检测、磨削机理的研究及不同材料对磨削力影响的研究。 本学位论文通过电镀砂轮和高频感应钎焊砂轮磨削不同材料，进行一定范围内的适应性研究。通过测量不同金刚石粒度的高频感应钎焊金刚石砂轮磨削花岗石过程中的磨削力，研究磨削深度、进给速度、砂轮线速度、金刚石粒度对磨削力及单颗金刚石所受磨削力的影响规律。在控制磨削参数一致情况下，研究磨损过程中磨削力与金刚石表面状态的关系，定量分析表面状态的两个重要组成部分——金刚石磨损状态及出刃高度对磨削力的影响。论文取得的主要结论归纳如下： 1、钎焊金刚石砂轮在较大磨削深度下加工粘性大的材料时相对于电镀金刚石砂轮有明显优势。 2、钎焊金刚石砂轮在磨削过程中，砂轮承受的总磨削力和单颗金刚石承受的平均载荷都随磨削深度和进给速度的增大而增大，磨削深度对总磨削力的影响程度比进给速度大。但是对于单颗金刚石平均承受的载荷，进给速度对其的影响程度比磨削深度大。磨削力随砂轮线速度的增大而减小。 3、相同条件下，砂轮的金刚石粒度越小，磨削用量叁要素对磨削力的影响越大。 4、钎焊金刚石砂轮磨削花岗石时，金刚石磨损状态变化主要是以完整—微观破碎—宏观破碎—脱落的方式进行。金刚石磨粒在磨损过程中，可分为初期磨损、正常磨损和剧烈磨损。 5、钎焊金刚石砂轮金刚石磨粒可分为六种磨损状态：完整晶形、微观破碎、宏观破碎、磨平、折平和脱落。磨削力与金刚石磨粒磨损状态中的完整、破碎、折平、脱落以及金刚石的平均出刃高度的关联度较大。完整、折平比例越大磨削力越小，平均出刃高度越高磨削力越小。 这些结论为深入研究钎焊金刚石的磨削机理和金刚石磨损机理，优选加工参数，指导钎焊金刚石砂轮的制造具有一定的参考价值。
刘媛媛[5]2007年在《钎焊金刚石耐磨性基础研究》文中认为钎焊金刚石工具由于实现了金刚石颗粒、钎料、基体叁者之间的强力冶金结合,加工过程中金刚石极少脱落,工具寿命大大提高,本课题组所研制的NiCr钎焊金刚石工具已可充分保证钎料对金刚石的把持力。由于金刚石自身特性的限制,在钎焊的过程中金刚石会受到热损伤,这些热损伤主要包括金刚石磨料的石墨化、破损断裂、内部出现微细隐裂纹及钎料对金刚石的化学侵蚀等。这些损伤的存在必然会导致金刚石耐磨性能下降,工具寿命也会降低。在已有钎焊工艺研究基础上,为了更好掌握钎焊工艺的不同所造成的金刚石性能的变化,本文从强度和耐磨性两方面出发,测量了金刚石钎焊前后的强度,设计了一套金刚石磨损试验系统,对钎焊前后的金刚石的耐磨性能进行了对比和分析。通过套料钻钻削试验,对耐磨性试验结果进行验证,为优化钎焊工艺以控制金刚石热损伤和后续工具的开发提供了依据。基于以上分析,本文具体工作如下:⒈对同一种类金刚石,测量了原始金刚石、真空热处理及钎焊后金刚石的静压强度和抗冲击强度,得到不同工艺下金刚石强度的变化。⒉设计了评价金刚石耐磨性能的试验体系,包括试验方案的制定、磨损试样的制备、磨削参数的选用及工件材料的选择等。⒊耐磨性试验过程中,通过测量金刚石磨损量和铸铁去除量的数据,对比分析不同工艺下金刚石的耐磨性能,并绘制耐磨性曲线;对不同工艺下金刚石磨损寿命周期内的典型形貌进行分析。⒋采用电镀和钎焊工艺制作金刚石套料钻,对套料钻中磨粒的磨损形貌进行了分析。
徐风雷[6]2015年在《钢铁材料加工用钎焊金刚石锯片磨粒排布优化及试验研究》文中研究表明论文围绕钢铁材料的切割加工,以高温钎焊金刚石理论为基础,结合磨料有序排布技术,研发了新型有序排布单层钎焊金刚石锯片。本文完成的主要研究工作包括:(1)总结现有的钎焊方法,选择高温真空钎焊炉作为锯片制备的试验设备,通过试验研究确定合理的钎焊温度曲线。(2)开发出一种新型有序排布钎焊金刚石锯片的制作方案,选择适宜的金刚石磨料、焊料、基体材料、胶黏剂,成功研制出外径Φ125mm新型磨料有序排布钎焊金刚石锯片。(3)分析钢铁锯切时材料去除模型及去除机理,通过理论计算选择合适的锯切方式,确定合理的有序排布方案;结合锯切试验得到的切屑尺寸,选择合适的磨粒排布间隔。(4)将新型磨粒有序排布锯片与传统锯片做对比切割试验,选择锯切切屑、锯切温度、锯切噪声、金刚石磨损、锯片寿命等指标,研究表明有序排布钎焊金刚石锯片相对传统锯片有更好的综合加工性能。
张子煜[7]2011年在《钎焊金刚石小直径薄壁钻头的研制及其加工性能试验研究》文中认为金刚石由于其自身具有高硬度、高耐磨性、较好的热稳定性和导热性等优点,被广泛地用于制作各种固结磨料工具。目前,烧结、电镀等传统工艺制作的金刚石固结磨料工具占据着大量的市场份额。但是,针对精度高、直径小的薄壁钻制作,烧结和电镀等工艺易出现诸如胎体对磨粒把持强度低、容屑空间不足等缺陷。这些势必制约金刚石固结磨料工具在精密小孔加工领域的应用。针对以上问题,本课题采用高温钎焊工艺制作小直径薄壁钻头。通过钎料与金刚石磨粒发生化学冶金反应,提高磨粒把持强度,从而规避传统工艺受钻头尺寸局限和磨粒把持强度不足的问题。本文完成的研究工作主要包括以下几点:1、分别采用真空炉和高频感应设备作为加热源,完成了基体外径为3mm的高温钎焊金刚石薄壁钻头的研制。2、借助扫描电子显微镜(SEM)观测钎焊金刚石薄壁钻头微观形貌,分析了真空炉中钎焊样品和氩气保护高频感应钎焊样品的异同。结果表明,两种加热方式皆可满足该型钻头制作要求。3、通过对比钻头使用前后磨粒的磨损状况,分析了钻头的磨损方式与磨粒出露高度之间的内在联系。结果显示,从钻头的钻进效率、排屑效果及失效形式等方面综合考虑,金刚石磨粒出露高度应为其自身高度的50%~60%。4、以钻头钻削初期钻进效率为试验指标,进行正交试验,根据试验方案制作九组样品。进行了硅酸盐平板玻璃钻削试验,得到了待焊钻头复合体制备最优工艺参数:金刚石磨料粒度为60/70#,金刚石磨粒出露高度(钎料合金用量)约为50%,钻头焊接部位金刚石磨料面积浓度(金刚石磨料用量)约为30%,钎料合金粒度为-200#。
张发垒[8]2009年在《钎焊金刚石线锯切割铝合金厚板的试验研究》文中指出随着现代飞机高速、高机动性能要求的不断提高,飞机设计制造尽可能多地采用整体结构件。为了能够加工出飞机用大型整体结构件,必须增加传统航空用厚板的最大厚度,有些铝合金厚板的厚度高达300mm以上。这些铝合金大型整体结构件通常由铝合金厚板下料后高效数控加工而成。目前,高压水射流、激光、金刚石串珠锯、电火花和圆片锯及带锯都无法胜任铝合金厚板成型切割下料。为此,提出了利用钎焊工艺制作钎焊金刚石线锯并利用制作的线锯对铝合金厚板进行成型切割下料的构想,围绕该构想,论文完成的研究工作主要包括:1、研制了一套感应钎焊工艺试验装置,根据感应钎焊制作金刚石线锯的技术要求,选择了合适的的感应加热电源、感应加热线圈和钎料,制作了感应钎焊气体保护装置,成功研制出直径Ф0.8mm和Ф1.6mm的钎焊金刚石线锯。2、利用有限元软件ANSYS对高频感应钎焊钢丝基体的感应加热过程进行了仿真分析,验证了高频感应钎焊电源选择的正确性并对钎焊制作工艺具有指导作用。3、利用现代理化分析手段对钎焊前后锯丝基体的抗拉强度、金相组织、显微硬度和断口进行了分析,结果发现钎焊后的锯丝基体抗拉强度和显微硬度都显着降低,基体金相组织发生了变化,断裂方式也发生了变化。4、制作了钎焊金刚石线锯切割铝合金厚板试验平台,进行了切割试验研究,结果表明可实现铝合金厚板的成型切割,但线锯的切割寿命还有待提高。
赵光亮[9]2008年在《激光钎焊金刚石端面砂轮研究》文中提出钎焊超硬磨料工具因具有独特的优越性而成为当今超硬磨料工具研究的一个热点。目前,高温钎焊金刚石工具的制备方法主要有真空炉钎焊和高频感应钎焊两种,这两种制备方法各有自己的优势和适用范围,同时也各有自己的不足和工艺局限性。从长远看,在钎焊工具的制作领域,它们都还有进一步完善和发展的空间。本文在借鉴炉中钎焊和高频感应钎焊已取得的研究成果的基础上,提出采用激光作为热源,制作高温钎焊金刚石工具的设想,试图为金刚石钎焊开辟一条新的途径。本文已完成的工作主要包括:(1)通过对热电偶测温的原理和种类的分析,最终确定使用“拆分式”标准热电偶法进行激光钎焊温度的测量。采用正交试验法对激光钎焊温度进行了测量,再通过优化试验得出了钎焊所需温度的激光工艺参数。此项试验的结果对确定激光钎焊的用量组合条件有重要的意义。(2)在完成激光钎焊气体保护装置改进的基础上,采用Ni-Cr合金活性钎料作为连接材料,在氩气保护下,对金刚石磨粒进行激光钎焊试验。试验结果表明:激光线能量密度在244～256J/mm2时,可以得到较好的钎焊质量。采用叁维体视显微镜、扫描电镜、EDS能谱仪和X射线衍射仪对钎焊金刚石试样进行形貌观察和理化分析。结果证明,钎焊过程中钎料中的活性元素Cr向金刚石表面扩散、富集,在金刚石表面直接外延生成了扁条状碳化物Cr3C2,金刚石与钎料界面形成了化学冶金结合。(3)成功研制出激光钎焊金刚石端面砂轮,加工性能试验表明,激光钎焊制作的金刚石砂轮在磨削时,磨粒磨损形态变化规律主要以完整晶形—磨耗—棱角破碎—碎裂的方式进行,磨削过程中没有磨粒发生脱落;金刚石磨粒的磨损形态对磨削力有较大的影响,而磨削力的变化加速了磨粒磨损形态的转变。课题研究成果为进一步完善激光钎焊金刚石工具的制造技术提供参考依据。
李飞[10]2009年在《钎焊金刚石磨具加工石材的磨损和工艺参数优化》文中研究说明石材异性制品中存在尤为突出的两个问题:加工成本高,加工效率低。而在石材制品的加工过程中金刚石刀具是决定加工成本和效率的关键。本课题首先选定Ag、Cu、Zn、Ni、Co、Mn作为钎料的主要组成元素焊料配方,共配制了6种合金,经过综合比较合金的熔化温度、抗剪强度和钎焊工艺性,最后选定3种合金作为钎焊单晶金刚石磨粒的钎料。其中对Ag-Cu-Ti钎料以合金箔和AgCu共晶合金箔与Ti箔共同使用两种形式进行了焊接试验,在焊接试验中建立了二次感应钎焊新的工艺方法。在数字显微系统下观察钎焊后工具的微观形貌,分析钎焊时间对钎焊质量的影响。Ag-Cu-Ti合金箔钎料的溶化温度为890℃,钎焊温度为940℃,选择比钎料溶化温度高50℃的温度作为钎焊温度可使焊接界面达到较高的结合强度。在940℃的钎焊温度下,真空钎焊无镀膜金刚石磨粒与45钢基体,用Ag-Cu-Ti合金箔钎料的焊接强度比用AgCu共晶合金箔与Ti箔复合钎料的焊接强度高。在研究了金刚石的钎焊工艺和刀具磨损规律的基础之上,为了提高石材的加工效率并减少刀具磨损量,利用钎焊金刚石刀具加工花岗岩和大理石两种石材来进行对比试验研究。在实验过程中,工艺参数选取切削速度、进给速度和切削深度叁个因素,每个因素又选择叁个水平,利用正交实验设计方法进行实验研究。综合考虑大理石和花岗岩加工过程的切削力和切削效率的变化趋势,利用趋势图和极差分析,得出了莱阳绿大理石加工时切削力最佳的工艺参数组合为切削速度为15mm/s,进给速度为4.0mm/s,切削深度为3.0mm。而巴西黑花岗岩的最佳工艺参数组合为切削速度17mm/s,进给速度为4.0mm/s,切削深度为2.0mm。通过对实验结果进行方差分析,研究工艺参数对切削力和切削效率影响的显着性。得出进给速度对切削效率和切削力有较大的影响,而切削深度有显着的影响。通过回归分析,建立了切削力的数学模型。本课题的研究旨在降低生产成本、提高加工效率,因此其研究成果对我国石材异型制品的加工生产具有现实指导意义;同时课题的研究思路和研究方法对石材异型制品加工的理论研究也将产生深远影响。
参考文献：
[1]. 空气条件下钎焊金刚石磨料的实验研究[D]. 张桂全. 华侨大学. 2003
[2]. 激光钎焊金刚石颗粒损伤机理的实验研究[D]. 刘天明. 华中科技大学. 2006
[3]. 高强度钢高效磨抛用钎焊金刚石磨盘的制备及性能研究[D]. 王波. 南京航空航天大学. 2016
[4]. 钎焊金刚石工具平面磨削的实验研究[D]. 詹友基. 华侨大学. 2006
[5]. 钎焊金刚石耐磨性基础研究[D]. 刘媛媛. 南京航空航天大学. 2007
[6]. 钢铁材料加工用钎焊金刚石锯片磨粒排布优化及试验研究[D]. 徐风雷. 南京航空航天大学. 2015
[7]. 钎焊金刚石小直径薄壁钻头的研制及其加工性能试验研究[D]. 张子煜. 南京航空航天大学. 2011
[8]. 钎焊金刚石线锯切割铝合金厚板的试验研究[D]. 张发垒. 南京航空航天大学. 2009
[9]. 激光钎焊金刚石端面砂轮研究[D]. 赵光亮. 南京航空航天大学. 2008
[10]. 钎焊金刚石磨具加工石材的磨损和工艺参数优化[D]. 李飞. 哈尔滨理工大学. 2009
标签：金属学及金属工艺论文; 金钢石论文; 金刚石砂轮论文; 金刚石钻头论文; 感应钎焊论文; 激光加工技术论文; 钻石论文; 耐磨性论文;