磨粒预钎焊烧结金刚石雕刻磨头的性能研究

针对烧结金刚石雕刻磨头在加工过程中胎体容易产生裂纹甚至断裂等问题,采用预钎焊金刚石磨粒制作了金刚石雕刻磨头。利用有限元仿真方法分析不同金刚石磨粒界面结构对节块的力学性能的影响;通过三点抗弯实验测试节块的强度;并通过加工性能实验测试3种雕刻磨头的性能。结果表明:仿真实验中胎体上的应力能较多地转移到预钎焊磨粒上,从而降低了胎体自身的应力,提高了胎体的力学性能;预钎焊磨粒节块的抗弯强度也高于常规金刚石节块,在金刚石体积浓度为100%时,强度提高32.3%;预钎焊金刚石雕刻磨头的加工性能优于常规金刚石雕刻磨头。     

钎焊金刚石磨抛盘基体加工工艺研究

为得到适合高效磨抛高强度钢的钎焊金刚石磨抛工具基体,结合磨抛盘磨抛特性,确定了磨抛盘基体结构与各参数。根据基体几何形状及形位精度要求制定了外径125 mm的磨抛盘基体加工方案。方案采用先落料冲孔,再加工外边缘,再进行拉深弯曲,最后数控精加工型面的工序工艺,加工出符合要求的磨抛盘基体。该工艺具有加工稳定、工序精度高、经济性好的特点,适合批量化生产,对盘形钎焊超硬磨料工具基体加工具有一定的指导意义。     

烧结磨轮用铜基钎料真空预钎焊金刚石的性能研究

采用铜锡钛(Cu-Sn-Ti)合金钎料并选用合适的隔离剂在加热温度930℃的工艺下对金刚石磨粒进行真空预钎焊处理,在烧结工艺条件下使用预钎焊磨粒制作预钎焊金刚石磨轮,并进行常规磨轮、预钎焊磨轮磨削对比试验。通过磨粒力学性能测试分析了预钎焊磨粒性能,借助扫描电镜分析了预钎焊磨粒的界面微结构。试验表明:选用D粉作隔离剂的铜基预钎焊金刚石磨粒表面生成了均匀的预钎焊金属层,隔离效果好,磨粒力学性能损失小;预钎焊磨粒与胎体之间界面处呈Ti元素偏聚富集,Fe、Cu等元素相互扩散状态,界面形成了化学冶金结合;预钎焊磨轮加工性能优于常规磨粒磨轮,铜基预钎焊磨轮锋利度高,综合加工性能最好。     

磨粒参数优化对钎焊金刚石磨抛盘磨抛性能的影响

为解决传统钎焊金刚石磨抛盘在磨抛高强度钢时存在的磨削效率低、寿命短,磨粒易磨损,切屑易堵塞磨削面等问题,对金刚石磨粒的品级、粒度、配比等参数进行优化设计,并讨论了新型磨抛盘磨粒参数匹配机理.采用外径125 mm的新型钎焊金刚石磨抛盘对牌号为AH36的高强度钢进行磨抛试验,通过测量单位时间内金属去除量与纯磨削噪声来评价磨粒参数对磨抛效率与寿命的影响.结果表明:磨粒粒度越大,磨抛噪音愈大,磨削效率越高;磨粒品级高,磨削效率高;高品级大粒度与中低品级小粒度搭配可得到高散热空间,较高的磨抛效率,较长的磨抛寿命.     

金刚石线锯钎焊机理及工作层疲劳裂纹特征分析

在氩气气氛条件下利用Cu-Sn-Ti预合金钎料实现人造金刚石磨料与KSC82钢丝的钎焊连接,制作长度500 m,基体直径约为0.7 mm的金刚石线锯。利用扫描电子显微镜及能谱仪观察并分析金刚石钎焊界面特征及微区元素分布规律,探讨钎料及钎焊界面元素氧化特性,开展线锯弯曲疲劳实验。结果表明:Cu-Sn-Ti合金在钎焊后内部形成成分发生偏析的组织,金刚石磨粒钎焊界面Ti元素明显偏析,金刚石通过反应型润湿方式实现钎焊连接。氩气通入流量影响线锯工作层合金表面显色,当氩气流量Q≥15 L/min时,线锯工作层表面呈金黄色;当10L/min≤Q≤15 L/min时,呈蓝色;当5 L/min≤Q≤10 L/min时,呈紫红色,工作层合金表面Ti元素的氧化层厚度决定其表面可见颜色类型。线锯工作层表面弯曲疲劳裂纹首先发生于无钎料合金包覆的基体表面,增大弯曲曲率,金刚石钎焊界面处裂纹发生并沿着垂直于钎焊界面方向向钎料合金扩展,具有典型的张开型表面裂纹特征。     

铜基预钎焊金刚石锯片的界面分析及其性能研究

采用Cu-Sn-Ti钎料利用氩气保护高频感应钎焊对金刚石磨粒进行预钎焊处理。采用热压烧结工艺制作常规金刚石锯片、镀钛金刚石锯片和磨粒预钎焊金刚石锯片,并进行对比切割实验。通过三点抗弯实验测试上述三种节块的强度,并使用扫描电镜分析预钎焊金刚石磨粒界面和锯片节块断口的微观组织结构。结果表明:预钎焊金刚石磨料界面处存在元素的扩散现象并形成化学结合,且Cu-Sn-Ti钎料对金刚石磨粒的热损伤小;预钎焊金刚石节块的抗弯强度高于镀钛金刚石节块和常规金刚石节块;钎焊金刚石锯片刀头中金刚石与胎体之间同样存在元素的扩散现象,胎体与金刚石磨粒形成化学冶金结合;相同加工条件下,预钎焊金刚石锯片的切削效率相比于镀钛金刚石锯片和常规金刚石锯片分别提高7%和18%。     

多层钎焊金刚石锯片的研制及基础分析

使用添加了合金粉A的Ni-Cr合金钎料制备金刚石表面钎焊金属化的磨粒,采用粉末冶金烧结技术制作了多层钎焊金刚石锯片、镀钛金刚石锯片和无镀覆金刚石锯片,并进行了对比切割试验。应用扫描电镜对表面钎焊金属化的金刚石磨粒界面及多层钎焊刀头断面进行了综合分析。结果表明:添加合金粉A既能保证Ni-Cr合金对金刚石磨粒的润湿,又能有效降低钎料对金刚石的损伤;多层钎焊锯片胎体与金刚石磨粒之间出现Ni元素的迁移现象,胎体与金刚石磨粒钎焊层形成了冶金结合;多层钎焊锯片比镀钛锯片具有更高的磨粒把持强度。     

Ni-Cr合金真空预钎焊金刚石磨粒复合节块界面微结构

在Ni-Cr合金中加入A合金粉制成复合钎料,在加热温度1 050 ℃和保温时间30 min的工艺下进行金刚石磨粒的预钎焊处理试验,在加热温度810 ℃和保温时间4 min的烧结工艺下制备预钎焊磨粒复合节块. 测试预钎焊磨粒的静压强度和复合节块的抗弯强度,并分析预钎焊金刚石、复合节块的界面微结构. 结果表明,复合钎料与金刚石磨粒在预钎焊过程中形成化学结合界面,且对金刚石的热损伤较小;当磨粒浓度范围为10%~50%时,复合节块的抗弯强度均高于常规金刚石节块;预钎焊金刚石与金属胎体在烧结过程中形成冶金结合界面,复合节块界面结合强度高.     

磨料有序排布金刚石锯片的加工性能试验研究

设计并制作了3组新型磨料有序排布烧结金刚石锯片和1组无序锯片,进行了635#花岗岩对比切割试验。对有序排布锯片的胎体磨损进行了分析,研究了金刚石浓度、锯片外径等因素对有序排布锯片锋利度与寿命的影响。研究发现:有序排布锯片边料层与中料层之间有个最佳金刚石浓度差,使得有序排布锯片具有最优的锋利度与寿命;有序锯片锋利度好于无序锯片,有序锯片切割性能较无序锯片稳定,有序排布锯片还可以减少金刚石浓度、节约金刚石用量、降低10%以上的金刚石材料成本。