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.     

空气中钎焊金刚石磨粒

利用活性钎料钎焊金刚石磨粒是一种新的金刚石工具的制造方法。采用高频感应钎焊的方法,用Ni—Cr合金粉末做钎料,适当的控制钎焊电流和钎焊时间,实现了金刚石与钢基体的牢固焊接。磨削实验表明用这种方法所制造的金刚石工具,金刚石磨粒与基体之间有着较高的结合强度,金刚石磨粒在整个加工过程中没有出现脱落的情况。     

金刚石磨粒激光钎焊的试验研究

激光钎焊用于金刚石磨粒与基体的焊接,因激光具有高的功率密度,可实现快速加热和降温,有效控制金刚石磨粒的热损伤;由于热影响区小,可保证基体基本不变形。本文主要研究了金刚石磨粒的激光钎焊。重点讨论了激光功率、扫描速度及光斑直径等参数对连接界面的影响;讨论了其结合界面的微观形貌及热损伤、开裂等缺陷。研究结果表明,当ρ在25～30J／mm^3范围,可以实现激光钎焊金刚石颗粒与基体45钢的优良焊接。     

Cu-Sn-Ti钎料与陶瓷结合剂体积比对金刚石节块微观结构和力学性能的影响

为提高陶瓷结合剂对金刚石磨料的把持力,将Cu-Sn-Ti钎料添加到SiO₂-Al₂O₃-B₂O₃-Li₂O陶瓷结合剂中制得新型陶瓷-金属结合剂金刚石节块。表征其显微形貌、收缩率、物相组成和力学性能,以确定烧结温度;通过SEM、XRD分析,研究陶瓷结合剂与Cu-Sn-Ti钎料的体积比变化对金刚石节块性能的影响。结果表明:金属陶瓷结合剂与金刚石之间生成了TiC,有助于提高结合剂对金刚石的把持力,从而提高节块的抗弯强度;当烧结温度为950 ℃,陶瓷结合剂与Cu-Sn-Ti钎料体积比为1∶1时,两者形成致密的玻璃网络,节块收缩率为3%,抗弯强度达到最大值64.4 MPa。      

钎焊磨头修整量化及磨削性能研究

基于有效磨粒数的概念和表面粗糙度的计算方法,分别提出有效修整率N_r和修整离散度H等2种表征指标来评价磨粒表面形貌变化特征。分析磨头修整过程中N_r和H的变化规律,并与修整后磨削碳纤维增强树脂基复合材料(carbon fiber reinforced plastics,CFRP)的表面粗糙度以及磨削力建立联系。试验结果表明:N_r可以有效表征磨头磨粒的修整状态,反映磨头的钝化程度;H可以有效表征磨头磨粒的等高性,可以通过H预测CFRP表面的加工质量。当H处在18～25 μm时,磨头具有最好的工件磨削表面质量,并且在这阶段磨头磨削力增长幅度较小,磨头磨削能力较好。      

预合金粉在金刚石工具烧结中的钎焊作用

通过增加钴、镍、铬、钛的比例可以提高胎体对金刚石的把持力,从而达到提高金刚石工具寿命的目的,但是过硬的胎体降低工具的切削效率.为解决寿命和效率的矛盾,采用预合金粉末替代单质金属粉加入胎体粉中热压烧结,使得胎体粉和金刚石颗粒之间形成钎焊连接.简述了金刚石工具中人造金刚石的存在状态,分析了金刚石从出刃、刻划、切削、磨损、暴露、破碎到脱落的使用寿命过程,指出工具使用中大量的金刚石并非磨损失效,而是以破碎、脱落形式流失.分析了金刚石脱落、流失的主要原因是金刚石把持力不够导致了金刚石早期脱落.研究结果表明:预合金粉末法可以实现胎体与金刚石的钎焊连接,预合金粉末的成分和热压烧结工艺决定了对金刚石的钎焊连接的效果.应用结果显示:预合金粉末中含有强碳化物形成元素,预合金粉与金刚石的亲和力强,在烧结过程中可以实现胎体与金刚石的钎接,使金刚石的出刃高度大大提高;预合金粉的熔化温度区间与烧结温度相匹配,避免了刀头的毛刺、飞边,减小裂纹发生倾向.     

钎焊金刚石磨削石材过程中磨粒磨损状态研究

通过数字视频采集系统跟踪观察钎焊金刚石砂轮磨削过程中磨粒表面形貌变化.研究了钎焊金刚石砂轮在磨削花岗石材料过程中,金刚石磨粒的出刃高度和磨损状态的变化规律.结果表明,钎焊金刚石工具在加工过程中,钎焊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.磨粒磨损路径主要是以完整→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三个阶段.     

激光钎焊金刚石磨粒界面微结构分析

采用Ni基合金钎料,在Ar气保护条件下,对金刚石磨粒进行了激光钎焊试验研究.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理化分析,探讨了钎料与金刚石界面处碳化物的形成机理.结果表明,激光钎焊过程中在金刚石表面附近形成的富Cr层与金刚石表面的C元素反应生成碳化物,在钢基体结合界面上Ni-Cr合金钎料和钢基体中的元素相互扩散形成化学冶金结合.     

高频感应钎焊金刚石磨粒剪切失效的试验研究

针对镍基和银基2种常用钎料体系,根据活性元素的不同分别选择了4种不同钎料,利用高频感应加热方式钎焊金刚石磨粒,对钎焊的金刚石磨粒试样进行推剪试验,用高速摄像仪记录金刚石失效过程,观察剪切后的试样形貌,并跟踪剪切过程中力的变化。根据试验结果建立钎焊金刚石磨粒的剪切失效模型。研究结果表明:钎焊金刚石磨粒的剪切失效主要包括金刚石磨粒的剪断及金刚石磨粒的滑移2类;剪切失效与金刚石的热损伤、钎料的力学性能有密切的关系。所提出的剪切失效模型与试验结果能较好吻合。      

钎焊金刚石工具磨削CFRP的试验研究

为改善碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP)的磨边质量及提高刀具的使用寿命,本研究基于"以磨代切"的思想,制备了钎焊金刚石磨头并对CFRP进行了磨边试验。为了评价CFRP磨边的加工质量,定义了CFRP磨边质量的评价参数——毛边因子,分析了主轴转速以及金刚石粒度对CFRP磨边质量的影响。试验结果表明:在相同的磨削深度、工件进给速度下,主轴转速的增加有助于提高CFRP磨边质量;金刚石粒径越小加工质量越好,细颗粒磨头的加工表面粗糙度更低。     

填料含量对树脂金刚石磨具使用性能的影响

采用正交实验法,通过测定树脂金刚石磨具试样的力学性能及磨削性能,研究了不同填料对树脂金刚石磨具使用性能的影响。实验结果表明:在金刚石、聚酰亚胺、氧化铬等组分确定的前提下,当碳化硅微粉体积分数30%,合金粉体积分数4%,冰晶石体积分数4%时,树脂金刚石磨具的磨削比较高,达到2.286,锋利性和耐磨性较好,具有良好的使用性能。     

钎焊金刚石砂轮磨削硬质合金温度的试验研究

根据半人工热电偶测温原理制备了磨削测温试样,利用感应钎焊金刚石砂轮和电镀金刚石砂轮进行硬质合金YG6的磨削试验,研究了磨削深度、工件进给速度对工件表面磨削温度的影响。试验结果表明:在相同的磨削参数下感应钎焊金刚石砂轮的磨削温度要远低于电镀金刚石砂轮,且随着磨削深度和工件进给速度的增大磨削温度上升较为平缓,钎焊金刚石砂轮磨粒出露高度高、容屑空间大,磨粒呈有序排布是磨削温度较低的主要原因。     

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%。     

钎焊金刚石砂轮磨削石材中金刚石粒度对磨削力的影响研究

本文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，对砂轮所受的法向力和切向力进行了研究。对不同粒度条件下磨削深度、进给速度和砂轮线速度对磨削力的影响进行了分析。研究发现磨削力随砂轮线速度的增大而减小，随磨削深度和进给速度的增大而增大，磨削深度对磨削力的影响程度比进给速度大。小粒度金刚石磨削时，磨削三要素对磨削力的影响比大粒度金刚石磨削时大。     

陶瓷零件精密成形磨削新工艺研究

本研究开发采用金刚石磨料砂轮精密成形磨削陶瓷材料新工艺,实现采用金刚石磨料砂轮精密(微米级)成形磨削复杂形状陶瓷零件.文章介绍了磨削工艺中采用的提高成形磨削砂轮工作形面精度保持性、金刚石磨料砂轮的高效精密成形修整、砂轮修锐等关键技术.采用的砂轮是1A1 305×20×127×10 MBD 150 B 100,其特别之处是采用了新型树脂结合剂,具有良好的高温强度性能,磨削速度为40 m/s,新的砂轮修正方法将金刚石砂轮修整过程分为修形、修磨和修锐几个阶段.采用切入式成形磨削,磨削余量约1 mm,磨削得到的陶瓷零件形面圆弧精度可达到:0.005 mm,齿距误差:0.0025 mm;此外还进行了磨削陶瓷轴承环试验,磨削后获得的陶瓷零件圆弧精度达0.005 mm,沟道形位精度:0.003 mm,尺寸分散度在微米级.采用本方法可以成形磨削几乎任意形面的陶瓷或其他适合金刚石磨料砂轮加工的材料零件.     

钎焊金刚石砂轮修整实验研究

单层钎焊金刚石砂轮的圆度轮廓精度由于受磨料粒径和钎焊结合剂层高度不均匀等因素的影响而使其难以在工程陶瓷等硬脆材料精密磨削中应用.然而单层钎焊金刚石砂轮的修整是直接对金刚石磨粒进行微量的磨损,修整难度大、效率低,因此,探讨快捷且精密的整形方法就成了解决其应用问题的关键技术之一.在本文研究中,分别采用铁基金刚石烧结磨块、钎焊细粒度金刚石板和氧化铝磨块三种整形工具对钎焊金刚石砂轮进行了磨削法整形实验研究,实验结果表明利用氧化铝磨块进行磨削修整效率极低;钎焊金刚石板磨削修整虽然效率高,但是对砂轮表面金刚石磨粒造成大量破碎磨损;铁基金刚石烧结磨块在整形过程中可稳定地以磨平方式磨损砂轮表面金刚石磨粒,经精密整形后的砂轮圆度轮廓精度较高,用其磨削工程陶瓷时工件表面的犁沟和裂纹明显减少.     

铸铁结合剂金刚石砂轮ELID磨削硬质合金的性能研究

硬质合金具有硬度高、强度好、耐腐蚀和耐磨损的特点,采用传统方法难以满足精密及超精密加工的技术要求.本文采用不同粒度的铸铁结合剂金刚石砂轮ELID镜面磨削硬质合金,得到了不同加工效率以及不同加工表面质量的硬质合金磨削效果,揭示了不同粒度砂轮其磨削性能变化的规律与作用.实验结果表明:在相同的进给量下,粗粒度砂轮的磨削效率较高,能更好地控制工件的尺寸精度.细粒度砂轮则磨削效率较低,但能获得优良的加工表面质量.砂轮表面的氧化膜在磨削过程中扮演非常重要的角色,磨粒的粒径与砂轮表面氧化膜厚度的比值大小决定了砂轮的磨削性能.氧化膜的形成又受到电解参数的影响,可以通过对电解参数的调节实现高效率高精度的ELID磨削.     

旋转金刚石修整工具修整超硬磨料砂轮的研究

本文对比研究了金刚石修整笔和旋转金刚石修整工具,在修整超硬磨料砂轮时修整力、工具磨损、修整效率等参数的变化规律,结果表明:超硬磨料砂轮的修整中,旋转金刚石修整工具修整力、修磨效率和磨损等几乎不随修整次数增加发生变化,其原因是修整工作是由整个圆周上金刚石分担,旋转型金刚石修整工具在修整过程中,具有挤压砂轮的作用,使被修整的金刚石砂轮表面具有较好锋利度.结果表明:在优化的修整工艺条件下,旋转金刚石工具可以实现对超硬磨料砂轮的精密修整.