Cu基钎料感应钎焊金刚石微粉工艺及其性能的研究

发布时间：2017-09-25 09:15

  本文关键词：Cu基钎料感应钎焊金刚石微粉工艺及其性能的研究

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【摘要】：熔化温度较高的Ni基钎料钎焊金刚石易使金刚石磨粒(尤其金刚石微粉)发生热损伤；钎焊金刚石微粉工具的容屑空间小,散热差。一些研究者探索了各种方法以减轻金刚石的热损伤,但由于方法单一使用,效果不佳。对于解决金刚石微粉工具容屑空间小的研究则更少。为此,本文通过低熔点的Cu-Sn-Ti钎料和感应钎焊相结合的方式解决钎焊金刚石微粉的热损伤和容屑空间小的问题,以提高钎焊金刚石微粉的加工性能。本研究以感应钎焊金刚石微粉磨头为例,完成了以下具有创新意义的工作：(1)为降低钎焊温度、缩短钎焊时间,采用Cu-Sn-Ti合金钎料感应钎焊金刚石微粉。结果发现,钎焊金刚石微粉的钎焊面形成有利于钎料和金刚石颗粒冶金结合的沿金刚石表面平行方向生长的纺锤状碳化物TiC；钎料层表面形成均匀细小的波纹,在起伏的波纹上分布着具有一定出露高度的金刚石微粉颗粒,波纹状的工具表面可以提供一定的容屑空间,有利于加工效率的提高和加工弧区温度的降低。(2)据热电偶测温原理制作非标热电偶测量磨头磨削ZL102的磨削弧区温度。结果显示,对于未开槽磨头,转速1000r/min、进给载荷12.5N时,其稳定阶段平均温度可仅为172℃。(3)通过磨削试验研究磨头磨削瓷砖和ZL102的材料去除率。结果表明,磨削瓷砖的材料去除率最佳加工参数为：3槽磨头、转速3150r/min、进给载荷12.5N；磨削ZL102的材料去除率最佳加工参数为：3槽磨头、转速1000r/min、进给载荷15N。(4)通过正交试验分析磨头磨削瓷砖和ZL102的表面粗糙度。结果表明,影响瓷砖和ZL102表面粗糙度的主因素为磨头槽数,次因素为磨头转速、进给载荷。瓷砖磨削面的Ra最小可为1.01μm, ZL102磨削面的Ra最小可为1.21μm。本文采用多组合方式解决了金刚石微粉的热损伤及工具容屑空间小的难题,研究了金刚石微粉工具在精密加工中的应用,提出了一种测量金刚石工具加工金属材料磨削弧区温度的方法。另外,研究了加工参数对材料去除率和表面粗糙度的影响,确定了钎焊金刚石微粉磨头的最佳加工用量。
【关键词】：感应钎焊 Cu基钎料 金刚石微粉 磨削弧区温度 加工用量
【学位授予单位】：青岛科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG454;TG706
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-9
• 1 绪论9-24
• 1.1 精密加工技术9-12
• 1.1.1 精密加工技术的发展9-10
• 1.1.2 金刚石工具在精密加工中的应用10-12
• 1.2 金刚石工具的制造方法12-15
• 1.2.1 电镀金刚石工具12
• 1.2.2 烧结金刚石工具12-13
• 1.2.3 钎焊金刚石工具13-15
• 1.3 钎焊金刚石工具的基本制造方法15-16
• 1.3.1 炉中钎焊15
• 1.3.2 激光钎焊15-16
• 1.3.3 感应钎焊16
• 1.4 钎料的研究现状16-19
• 1.4.1 Ag基合金钎料及其研究现状17
• 1.4.2 Ni基合金钎料及其研究现状17-18
• 1.4.3 Cu基合金钎料及其研究现状18-19
• 1.5 钎焊金刚石工具的性能评价19-20
• 1.5.1 表面形貌19
• 1.5.2 焊接强度19
• 1.5.3 磨削性能19-20
• 1.6 本课题的构想及可行性20-21
• 1.6.1 本课题的构想20
• 1.6.2 本课题的可行性分析20-21
• 1.7 本课题的目的、意义及拟开展的工作21-24
• 1.7.1 本课题的目的和意义21-22
• 1.7.2 本课题拟开展的工作22-24
• 2 试验方法24-34
• 2.1 钎焊试验材料24-25
• 2.1.1 金刚石磨粒的选择24
• 2.1.2 基体的选择24
• 2.1.3 钎料的选择24-25
• 2.2 感应钎焊工艺路线25-26
• 2.3 感应钎焊设备26-28
• 2.4 试样表征分析28-31
• 2.4.1 表征试样的制备28-29
• 2.4.2 形貌及物相分析29-30
• 2.4.3 拉曼(Raman)光谱分析30
• 2.4.4 热分析及能谱分析30
• 2.4.5 其它测试30-31
• 2.5 磨削试验装置31-34
• 2.5.1 测温装置31-33
• 2.5.2 磨削装置33-34
• 3 Cu基钎料感应钎焊金刚石微粉工具的研究34-46
• 3.1 Cu-Sn-Ti钎料的物相分析及热分析34-36
• 3.2 Cu-Sn-Ti钎料钎焊金刚石微粉的工艺36-37
• 3.3 Cu-Sn-Ti钎料钎焊金刚石微粉的表征37-45
• 3.3.1 钎焊金刚石微粉磨头的表面形貌37-39
• 3.3.2 钢基体、Cu-Sn-Ti钎料和金刚石微粉间的界面结构39-42
• 3.3.3 钎焊金刚石微粉形貌结构42-44
• 3.3.4 钎焊金刚石微粉Raman谱分析44-45
• 3.4 本章小结45-46
• 4 加工用量和磨头型式对金刚石微粉磨头磨削弧区温度的影响46-61
• 4.1 测试磨削弧区温度意义、原理及方法46-48
• 4.1.1 测试磨削弧区温度意义、原理46-47
• 4.1.2 测试磨削弧区温度的方法47-48
• 4.2 金刚石微粉磨头磨削瓷砖的磨削弧区温度48-53
• 4.2.1 进给载荷对瓷砖磨削弧区温度的影响48-51
• 4.2.2 转速对瓷砖磨削弧区温度的影响51-52
• 4.2.3 开槽对瓷砖磨削弧区温度的影响52-53
• 4.3 金刚石微粉磨头磨削ZL102铝合金的磨削弧区温度53-60
• 4.3.1 磨削ZL102铝合金磨削弧区温度的测量53-58
• 4.3.2 磨削弧区温度对ZL102铝合金磨削面的影响58-60
• 4.4 本章小结60-61
• 5 钎焊金刚石微粉磨头的性能评定61-77
• 5.1 Cu-Sn-Ti钎料与基体硬度测试61
• 5.2 金刚石微粉磨头磨削瓷砖的材料去除率及表面粗糙度61-67
• 5.2.1 进给载荷对磨头磨削瓷砖材料去除率的影响61-63
• 5.2.2 转速对磨头磨削瓷砖材料去除率的影响63-64
• 5.2.3 开槽对磨头磨削瓷砖材料去除率的影响64
• 5.2.4 磨削瓷砖时金刚石微粉磨头堵塞的消除处理64-65
• 5.2.5 瓷砖磨削面粗糙度的分析测量65-67
• 5.3 金刚石微粉磨头磨削ZL102铝合金材料去除率及表面粗糙度67-72
• 5.3.1 进给载荷对磨头磨削ZL102铝合金材料去除率的影响67
• 5.3.2 转速对磨头磨削ZL102铝合金材料去除率的影响67-68
• 5.3.3 开槽对磨头磨削ZL102铝合金材料去除率的影响68-69
• 5.3.4 磨削ZL102铝合金金刚石微粉磨头堵塞的消除处理69-71
• 5.3.5 ZL102铝合金磨削面粗糙度的分析测量71-72
• 5.4 钎焊金刚石微粉磨头的失效72-75
• 5.5 本章小结75-77
• 6 结论与展望77-79
• 6.1 本文的主要结论77-78
• 6.2 钎焊金刚石微粉工具的展望78-79
• 参考文献79-85
• 致谢85-86
• 攻读硕士学位期间发表论文86
• 攻读硕士学位期间参与项目及获奖86-87

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 袁巨龙;张飞虎;戴一帆;康仁科;杨辉;吕冰海;;超精密加工领域科学技术发展研究[J];机械工程学报;2010年15期

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本文编号：916585