激光钎焊制备金属结合剂金刚石砂轮研究进展

金属结合剂金刚石砂轮因其具有高强度和高硬度等特性广泛用于脆、硬、高强韧性材料的精密磨削加工中。激光钎焊制备金属结合剂金刚石砂轮是一种先进的制备工艺。在激光钎焊制备过程中金刚石磨粒、结合剂、基体三者间能够实现良好的冶金结合,通过工艺参数的优选能够有效避免磨粒的损伤,获得较好的钎焊结果。综述了钎料成分、钎焊界面微结构、激光工艺参数对钎焊性能的影响规律,总结出激光钎焊多层有序化砂轮的基本原理以及需要进一步研究的方向。     

在线电解修整磨削液研究现状及其展望

在线电解修整(electrolytic in-process dressing,ELID)镜面磨削过程中,磨削液的成份及配比对砂轮表面氧化膜的生成速度、致密性、黏附性以及绝缘性等都有着很大的影响,磨削液的配比及优化成为ELID磨削过程中的关键技术之一。主要介绍了ELID磨削液的成分配比、磨削液对氧化膜的影响以及ELID磨削液改进这几个方面的研究进展,并对ELID磨削液下一步的研究重点进行了展望。     

基于交替隔点插值的凸轮升程拟合方法在磨削加工中的应用

在以往凸轮升程离散型值点曲线拟合的基础上,基于三次参数样条曲线拟合提出了采用奇偶交替隔点插值方式对曲线进行再拟合,并对这一过程进行多次循环的凸轮升程拟合新方法。通过设定拟合精度阈值和引入最大循环次数,实现升程曲线拟合误差控制以及算法的终止。利用Matlab编程对新方法与三次参数样条曲线拟合方法进行数值分析比较。结果显示新方法能够提高原始升程曲线及其一二阶差分曲线的光顺程度。在凸轮数控磨削加工中,能够提高砂轮架进给速度、加速度的连续性,减小进给轴柔性冲击和跟踪误差。在TKM120CNC全数控凸轮轴磨床上,将该方法的升程拟合结果与三次参数样条曲线升程拟合结果进行对比加工试验。结果表明,该方法能够显著改善凸轮表面质量,提高凸轮轮廓精度。     

Al2O3-20%TiO2涂层与Al2O3-40%TiO2涂层磨损性能的对比研究

主要对比分析了Al2O3-20%TiO2涂层和Al2O3-40%TiO2涂层与浸树脂石墨进行干滑动摩擦时的磨损性能.实验表明:Al2O3-20%TiO2涂层与Al2O3-40%TiO2涂层的磨损率都随摩擦时间的增大呈先降低后增大的趋势;在相同实验条件下,Al2O3-20%TiO2涂层的耐磨性能要优于Al2O3-40%TiO2涂层材料,且摩擦过程中的主要磨损机理为:粘着磨损和脆性断裂.     

高性能改性酚醛树脂的研究进展

酚醛树脂是树脂结合剂金刚石砂轮中重要的结合剂材料,但是普通的酚醛树脂由于存在脆性大、韧性和耐热性能不足的特点,限制了它在树脂结合剂金刚石砂轮中的应用。因此,需要对普通的酚醛树脂进行改性以提高其耐热性及韧性。综述了从化学和物理两方面提高耐热性的改性方法以及从内增韧和外增韧两方面提高韧性的改性方法,以期改性后的酚醛树脂在树脂结合剂金刚石砂轮中得到更广泛的应用。     

粉末注射成型金刚石制品的烧结工艺

对采用粉末注射成型技术制备的金刚石制品的烧结工艺进行了研究。通过观测金刚石制品的形貌、相对密度和抗弯强度,分析了烧结温度、烧结气氛、保温时间及升温速率等对金刚石制品烧结性能的影响,优化了烧结工艺参数。结果表明:随烧结温度的提高或保温时间的延长,金刚石制品的相对密度线性增大后趋于平缓,抗弯强度呈现出先增大后下降趋势;在真空气氛中烧结有利于制品烧结致密化和力学性能的提高;过高的升温速率会引起金刚石制品的烧结变形,过低的升温速率会造成金刚石制品处于加热过程的时间过长,影响制品性能。优化的烧结工艺参数为:烧结气氛为真空烧结,烧结温度为920℃,保温时间为10min,升温速率为5℃/min。     

金刚石/铜基粉末注射成形熔体温度对充填率影响的有限元模拟

对金刚石/铜基粉末注射成形熔体流变性能进行了非线性回归,得到了Cross-WLF模型参数;利用Moldflow有限元软件模拟了注射成形时熔体温度对充填率的影响,并进行了试验验证。结果表明:随着熔体温度的升高,充填率逐渐增大,但增大速率却逐渐下降;当注射压力为10MPa,注射流量为10cm3·s-1,熔体温度为170℃时,填充率就达到了100%,试验结果和模拟结果相吻合;此条件下注射成形制备的试样无宏观裂纹及其它缺陷,内部组织均匀,注射效果较好。     

钎焊气氛对金刚石钎焊性能的影响

主要利用Cu-10Sn-5Ti钎料粉末,在空气、Ar气保护和真空气氛下分别对金刚石进行钎焊试验,通过扫描电子显微镜观测金刚石钎焊形貌、X射线衍射仪分析界面生成物成分、激光拉曼光谱仪检测金刚石石墨化程度、磨损试验分析金刚石破损形式等手段,考察研究不同钎焊气氛对金刚石钎焊性能的影响。试验结果表明,在空气中钎焊时,钎料粉末出现了一定的氧化,生成的氧化膜阻碍了界面反应的充分进行,对钎焊性能有一定的影响,金刚石也出现了较严重的热损伤,磨削过程中出现了少数部分颗粒脱落的情况;而在Ar气保护和真空钎焊时,钎料充分润湿和铺展,实现了对金刚石的高强度把持,金刚石石墨化程度很小,金刚石主要经历了完整、小块破碎、大块破损、磨平等正常磨损形式,金刚石利用率高。     

纤维状聚晶金刚石复合片刀具的切削性能及刀具磨损机理

设计并制备一种纤维状聚晶金刚石复合片(Po1ycrystalline diamond compacts,PDC)刀具,制备的PDC刀具具有同时参与切削的刀刃多、刀刃间隔距离和切削角度可人为控制、刃口锋利平直等特点.开展了新型PDC刀具与金刚石砂轮在相同条件下加工WC/12Co涂层的对比试验.结果表明,制备的PDC刀具能获得与金刚石砂轮磨削相媲美的加工质量,实现wC/12Co涂层硬脆材料的精密加工;同时其具有良好的容屑空间,断续切削的结构特点使其更容易散热,因此,切削加工过程中又可以适当地提高切削参数实现材料的高效加工.PDC刀具在长时间的加工过程中,由于受到频繁的冲击作用,在PDC刀具的后刀面出现了小凹坑和轻微的磨粒磨损,随着切削的进行,在切刃处出现局部崩刃现象,须对其刃磨.     

粉末注射成型金刚石制品的溶剂-热脱脂工艺

利用粉末注射成型技术对金刚石/铜基钎料粉末进行了注射成型实验,制备出了小型金刚石制品。采用溶剂–热脱脂二步脱脂工艺对金刚石制品进行脱脂处理。分析了溶剂脱脂过程中脱脂温度及脱脂时间对脱脂率的影响规律;利用扫描电子显微镜观测了不同溶剂脱脂时间下微观孔隙形成情况;考察了分别在H2和N2气氛下热脱脂效果。结果表明:采用正庚烷为脱脂溶剂时,溶剂脱脂温度越高、脱脂时间越长,溶剂脱脂率越大,在35℃脱脂2.5 h后,脱脂率达到了92.1%,金刚石制品形成了大量的连通孔隙。在600℃保温60 min热脱脂后,金刚石制品中的黏结剂已全部脱除,制品中未发现鼓泡、开裂、塌陷等缺陷,脱脂效果良好。在热脱脂过程中,H2气氛脱脂相对于N2气氛脱脂碳含量增大了0.05%,氧含量减少了0.13%,在H2中脱脂更利于后续烧结过程中金刚石制品的有效烧结。