基于钎焊金刚石工具技术的高频感应加热研究

利用高频感应加热方式，在相同的加热功率、不同的钎焊时间下钎焊金刚石磨盘节块样品，对不同节块样品的钎料层和金刚石磨粒形貌进行观察，并结合对不同样品磨粒的剪切破坏力的测量，分析高频感应钎焊时间对金刚石工具钎焊质量的影响。结果发现在相同的真空度和加热功率的条件下，针对特定基体，必定存在一个最佳的钎焊时间。     

Ni-Cr合金真空钎焊金刚石工具基体热损伤分析

为研究高温钎焊金刚石工具时基体所受的热损伤对同种材料不同热处理状态下的工具基体进行分析与检测。基体材料选择45钢制作试样,对原始试样、真空炉中干烧至钎焊温度的试样以及与金刚石钎焊后试样的显微结构和显微硬度进行检测与对比分析;对原始试件和真空干烧过的试件进行拉伸性能试验,并用扫描电镜(SEM)对断口形貌进行观察。结果表明:45钢基体经高温真空干烧和钎焊后,晶粒粗大,致使强度、硬度、塑性等力学性能大幅下降,基体材料出现严重的热损伤。研究成果可为钎焊金刚石工具基体材料的选择和钎焊工艺的制定提供试验和理论依据。     

单层钎焊金刚石砂轮的修整实验研究

为满足单层钎焊金刚石砂轮高效精密加工的性能要求,对磨粒有序排布单层钎焊金刚石砂轮的修整进行了实验研究。采用磨粒有序排布的钎焊金刚石修整工具对钎焊砂轮进行了修整,该修整方法通过修整工具粒度的变化以及修整速比的调整来控制砂轮形貌,从而使氧化锆的磨削表面粗糙度达到了精密加工的水平。对砂轮形貌进行了观测统计,数据表明,砂轮磨粒的等高性得到明显改善且避免了磨粒端部的严重钝化。     

感应钎焊金刚石线锯抗拉性能的研究

为了研究钎料、磨粒、钎焊温度对金刚石线锯抗拉性能的影响,利用高频感应加热设备在氩气中进行了钎焊金刚石线锯的制备,在万能试验机上进行了拉伸试验,分析了线锯抗拉性能的影响因素。结果表明:高温钎焊后,线锯的抗拉强度下降明显。     

钎焊超硬磨料工具的研究进展

介绍了单层钎焊超硬磨料工具的特点及优势,综述了国内外钎焊金刚石和立方氮化硼(CBN)工具的研究现状和研究成果。在此基础上探讨了磨粒优化排布问题,并展望了钎焊超硬磨料工具的发展前景。     

钎焊金刚石磨盘磨抛低合金高强度钢Q345的试验研究

为提高低合金高强度钢Q345的磨抛效率和磨抛工具的使用寿命,设计、制备了2种粒度的钎焊金刚石磨盘。用钎焊金刚石磨盘进行了低合金高强度钢Q345的磨抛性能试验,并与传统的树脂砂轮片进行了对比研究。试验结果表明,钎焊金刚石磨盘的磨抛效率高于树脂砂轮片,不同粒度的钎焊金刚石磨盘磨抛效率有所差异,钎焊金刚石磨盘的磨抛温度低于树脂砂轮片,金刚石磨粒的磨损量小,服役寿命长。     

基于钎焊磨粒有序排布金刚石工具技术的新装备研究

主要介绍了一种新的制备磨粒有序排布金刚石砂轮的装备。此装备是基于高频感应设备和数控机床的优点,把数控机床的精确定位技术利用在了钎焊有序排布金刚石砂轮的制作上,通过编码器的位置控制,实现了在数控机床的连续运动中插入钎焊加热功能,从而可以自行设计磨粒有序排布方式,把磨粒有序的焊接到基体上。避免了传统的手工排磨粒和炉中加热时间长的繁琐工作,为实现了有序排布金刚石砂轮制造的自动化奠定了基础。     

钎焊金刚石工具性能影响因素研究

钎焊金刚石工具的性能直接影响被加工工件的加工质量及工具寿命。通过对钎焊金刚石不同钎料、钎焊气氛、钎焊金刚石界面结构与微观形貌的研究,得出不同钎料和钎焊气氛对钎焊金刚石工具的作用实质为产生了不同的钎焊金刚石界面结构与微观形貌。钎焊金刚石界面结构与微观形貌是影响金刚石工具性能直接原因。     

脉冲激光逐层钎焊金刚石-镍铬合金工艺研究

基于脉冲激光加工时的低能量输入和较小的热影响优势,将其应用到金刚石磨粒的钎焊过程中,以实现多层金刚石磨粒的逐层钎焊成形。通过单道及单层脉冲激光钎焊试验,研究了工艺参数对钎焊成形及对金刚石损伤的影响规律,并优选出较好的工艺参数进行了多层钎焊试验。研究结果表明：在脉冲激光钎焊成形过程中,工艺参数的变化主要通过改变峰值功率密度和线能量密度来影响钎焊成形和金刚石损伤形态。输入的能量密度不足时,钎焊道及钎焊层易出现熔融球、金刚石聚集、熔合不充分、不连续及不平整等现象;输入的能量密度过大时,易出现金刚石损伤、粉末材料及金刚石流失逃逸等现象。当线能量密度为14～25 J/mm²、峰值功率密度在5×10⁵～1.5×10⁶ W/cm²时,可得到平整性良好和金刚石磨粒形态良好的钎焊形貌,且在此参数范围内优选的参数条件下实现了多层结构的逐层钎焊成形,得到了较好的表面成形形态及较低的金刚石损伤形态。多层钎焊试块弯曲试验结果表明,钎焊层与基体之间具有较好的结合强度,未出现钎焊层剥离现象。     

钢基体上镍基钎料激光钎焊金刚石磨粒的界面结构

在氩气保护条件下,用镍基合金钎料在45钢基体上对金刚石磨粒进行了激光钎焊试验,采用扫描电镜(SEM)和能谱仪(EDS)及X射线衍射仪(XRD)对钎焊金刚石试样进行了分析.结果表明:激光钎焊过程中在金刚石表面附近形成的富铬层与金刚石表面的碳元素反应生成Cr3C2、CCr7C3、Cr23C6,镍铬合金钎料和钢基体中的元素相互扩散在钢基体结合界面上形成化学冶金结合.     

钎焊气氛对金刚石磨耗特性的影响

采用NiCr合金钎料,通过Ar气保护和真空钎焊的方法制备了钎焊金刚石耐磨性试件,并研究了钎焊气氛对金刚石磨耗特性的影响。结果表明：在试验条件完全相同的情况下,不同的钎焊气氛导致金刚石磨耗特性不同,即经真空钎焊金刚石的磨耗特性表现为破碎方式,而经Ar气保护炉中钎焊金刚石的磨耗特性初始表现为磨耗平台方式,其后随着磨耗平台面积的增大,金刚石出现破碎。最后采用Ar气保护和真空钎焊方式制作了金刚石套料钻并进行了钻削试验,由于磨耗特性的不同,Ar气保护炉中钎焊套料钻较真空钎焊套料钻具有更长的使用寿命。     

金刚石表面的膜层沉积处理及其感应钎焊的研究

将热丝化学气相沉积(HFCVD)处理的金刚石作为磨料感应钎焊制作金刚石工具。HFCVD处理试验中,混合气为H2和CH4(体积流量比为100∶1.5),炉内压力为2.0kPa,700℃下处理45min后,在金刚石表面沉积了一层非晶碳膜。感应钎焊HFCVD处理的金刚石显示,出露部分的金刚石棱边能保持良好的锋利性;浸没在钎料层下面的金刚石表面形成了有均匀孔隙且形状不规则的铬碳化合物,液态钎料充填这些化合物孔隙之间,能够增强钎料对金刚石的把持强度。3种金刚石磨料感应钎焊制作的金刚石磨盘的高效重负荷石材磨削试验显示,HFCVD处理的金刚石的整体破碎率和脱落率最低。     

金刚石孔钻连续炉钎焊工艺研究

通过在连续炉钎焊炉中对金刚石进行钎焊试验,并用所制得的金刚石孔钻进行钻削试验,得到了批量生产金刚石孔钻的可行钎焊工艺。利用扫描电镜比较了金刚石磨粒分别在真空钎焊和网带炉钎焊后的不同形貌,建立了孔钻的有限元模型,并模拟计算出孔钻在钎焊炉中的热循环曲线。对比热电偶实测结果,验证了有限元模型的准确性,对比分析了真空钎焊工艺和连续网带炉钎焊工艺的异同及其对孔钻使用寿命的影响。     

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。     

钎焊单层金刚石砂轮关键问题的研究

概述了用活性钎料将金刚石磨料钎焊到钢基体表面制作单层金刚石砂轮，比传统的单层电镀金刚石钞轮具有明显的工艺优势。分析指出了钎焊工艺用现存的关键问题，即如何实现金刚石磨料与合金钎料层高的结合强度，钎料层厚度的均匀性和金刚石磨料的有序排布。给出了可行的解决方案，即利用Ag-Cu-Cr或Ni-Cr等活性钎料与金刚石界面化学反应生成的Cr7C3和Cr23C7，实现钎料层与金刚石间的高强度结合；通过化地貌优化，优化出磨粒排布方式，然后按优化的结果排布磨料。     

基于有限元的激光定点钎焊温度场研究

利用ANSYS软件对激光定点钎焊过程温度场进行了有限元模拟,在分析过程中采用三维单元,并考虑了材料热物性的非线性特征,建立了有限元模型,得出了钎焊过程中,不同工艺参数下试样表面的温度场分布图,并进行了温度测量和实际钎焊实验。结果表明:有限元分析温度曲线与实测温度曲线比较吻合,钎焊后金刚石与基体实现高强度连接。     

钎焊金刚石薄壁小孔钻研制

以Ni-Cr合金为钎料,分别用真空加热和高频感应加热两种方式进行了金刚石磨粒与0Cr18Ni9不锈钢基体的钎焊,制作了基体外径为3 mm的薄壁小孔钻头。进行了半钢化玻璃钻削试验,用扫描电子显微镜观察钻削试验前后钻头的微观形貌。结果表明:两种钎焊工艺皆实现了金刚石磨粒的高强度连接;加热源不同及金刚石磨料出露高度差异性是影响钻头磨损方式的主要因素;为确保钻头的寿命和高效,磨粒出露高度应控制在其自身高度的50%-60%之间。     

Wear-corrosion properties of diamond conditioners in CMP slurry

There are three types of conditioners discussed, they were manufactured as follows: (a) bonded by electroplating nickel (ED); (b) brazing Ni–Cr alloy (BD); and (c) diamond-like carbon (DLC) film deposition on a brazed conditioner (BDD). After a wear-corrosion test, the brazing process shows no diamond fall-out when compared with the electroplating process. The denser distribution of diamond grits causes a lower coefficient of friction and a lower weight loss of counterpart, and this in turn causes the ring rotating but less ploughing action during the wear-corrosion test. A good clearance between each diamond grits benefits the penetration against counterpart, and indeed scrapes (i.e. conditions) more efficiently. DLC film deposited on the conditioner surface of brazed Ni–Cr alloy conditioner BDD exhibits the best overall performance in terms of a higher removal rate, a lower wear loss and a better corrosion resistance when compared with conditioners ED and BD.     

Ni—Cr合金Ar气保护炉中钎焊金刚石砂轮的研究

用活性行钎料钎焊单层金刚石砂轮与传统电镀砂轮相比具有磨锋利，寿命长等优异性能。利用Ar气谷护炉中钎焊的方法，用Ni-Cr合金粉末做钎料，迁当控制钎焊温度，保温时间和冷却速度，实现了金融石与钢基体的牢固连接，利用扫描电镜和X射线能谱，结合X射线衍射结构分析，发现在钎焊过程中Ni-Cr合金中的Cr元素分离出在金刚石界面形成富Cr层并与金刚石表面的C元素反应生成Cr3C2和Cr7C3，这是实现合金与金刚石有较高结合强度的主要因素，重负荷磨削实验表明金刚石为正磨损，没有整颗金刚石脱落。