氢氮保护连续钎焊金刚石磨盘的制备工艺研究

摘要

高温钎焊单层金刚石磨盘在高效、重负荷加工脆硬和难加工材料时显示出比传统金刚石磨盘更加优异的性能。随着企业的发展和产业规模的扩大，钎焊金刚石磨盘的产量需求迅速增大，但其生产效率目前仍然保持在一个较低的水平。为了从根本上提高高温钎焊金刚石磨盘的生产效率，提高生产过程的自动化和产业化程度，本文采用氢氮保护网带式隧道炉，从金刚石磨盘实际钎焊质量着手，主要研究了钎焊温度和网带走速对磨削性能的影响，结合试验和数值仿真的结果探究氢氮保护网带式隧道炉连续生产金刚石磨盘的最佳钎焊工艺。本文完成的主要研究工作有：
　　（1）采用氢氮保护网带式隧道炉作为钎焊设备；选择具有较高强度、硬度及弹性极限的65Mn钢作为基体材料。初步设置网带走速为120mm/min，在设定温度范围1040℃~1110℃间以10℃为温度梯度，依次钎焊各组试验工件，获得不同设定温度下的金刚石磨盘。通过分析磨削性能试验的结果和磨粒磨损形貌，确定在网带走速为120mm/min时隧道炉钎焊金刚石磨盘的最佳设定温度为1070℃。
　　（2）基于试验所得的钎焊设定温度和保温时间，结合实际生产的条件分析隧道炉中钎焊的传热过程，建立磨盘的三维传热模型，利用 ANSYS有限元分析软件模拟金刚石磨盘炉中钎焊的温度场，将磨盘工作区的节点模拟所得的热循环曲线与实测的热循环曲线相比较，两组曲线吻合较好，验证了计算模型的准确性。
　　（3）为进一步提高金刚石磨盘的生产效率，将网带走速提高到150mm/min。试验前用ANSYS软件对隧道炉设定温度进行模拟，对仿真结果较合理的工艺进行试验验证。磨削性能试验显示钎焊温度为1085℃时磨盘具有优良的性能，并说明了数值模拟预测的方法是有效的。

目录

声明

注释表

第一章 绪论

1.1金刚石磨具发展现状

1.2金刚石磨具钎焊气氛发展现状

1.3钎焊金刚石磨盘连续化生产存在的问题

1.4本文研究的意义及主要研究内容

第二章 钎焊金刚石磨盘制作工艺及试验准备

2.1氢氮保护网带式隧道炉设备介绍

2.2原材料选择

2.3钎焊金刚石磨盘工艺流程

2.4试验工艺参数确定

2.5本章小结

第三章 钎焊金刚石磨盘试验过程及分析

3.1隧道炉中钎焊金刚石磨盘

3.2实际钎焊温度热循环曲线

3.3钎焊金刚石磨盘微观形貌

3.4磨削性能试验

3.5本章小结

第四章 隧道炉中钎焊金刚石磨盘数值模拟

4.1磨盘隧道炉中钎焊的数学模型建立

4.2金刚石磨盘隧道炉中钎焊数值模拟

4.3计算结果与分析

4.4本章小结

第五章 隧道炉中钎焊金刚石磨盘工艺优化

5.1隧道炉设定温度确定

5.2工艺优化钎焊试验

5.3磨削性能试验

5.4本章小结

第六章 总结与展望

6.1总结

6.2展望

参考文献

致谢

在校期间研究成果及发表的学术论文