连续炉钎焊金刚石孔钻的工艺研究

摘要

钎焊金刚石工具的性能优势已被近年的研究所证明，相比烧结和电镀工艺，钎焊后磨粒结合强度高，这一特征使得磨粒出露较高，容屑空间较大成为可能，因此钎焊金刚石工具具有其他工艺下金刚石工具无可比拟的优势：较高的加工效率、较长的使用寿命、较高的磨料的利用率等[1-6]。目前工业生产中对钎焊金刚石工具的需求不断扩大，但是很少有单位能够将金刚石工具的制备进行产业化的，因此提高钎焊金刚石工具的生产效率就成为了一个重要的课题。
　　本文针对这一市场需求，对比分析已经成熟应用于批量生产的钎焊金刚石工具的真空钎焊工艺，提出利用网带连续式隧道钎焊生产线进行钎焊金刚石孔钻的规模化生产，围绕网带炉的加热工艺（如各区加热温度，网带速度等），对钎焊金刚石工具微观组织和切削性能的影响机理开展了深入的基础研究工作。
　　本文的炉中钎焊试验是在宿迁某工具公司完成的，以该设备日常对小尺寸工件进行热处理的网带速度为试验中的网带速度，根据钎料和金刚石的特性，设计8组对应不同工艺参数的试验，并使用热电偶测量其中一组试验中钎焊区域表面某点在钎焊过程中的温度曲线。随后对各组实验获得的试样进行金相组织观察以及加工性能试验，分析钎焊工艺参数的变化对钎焊质量的影响。最后结果表明当网带速度为110mm/min时，钎焊温度为1080℃左右时，所获得的钎焊金刚石孔钻的钎焊质量高，加工性能好。
　　本文研究网带炉连续钎焊工艺的方法是实验与数值模拟相结合。通过分析网带炉钎焊金刚石工具的工艺条件，排除一些次要影响因素，建立起钎焊金刚石孔钻炉中钎焊的三维传热模型，然后在 ANSYS中，计算出该模型中，与实测点相同位置的热循环曲线，对比分析实测温度曲线与模拟出的温度曲线，根据吻合情况不断优化建立的数值模型，直至两条曲线能够很好的吻合。
　　最后运用该模型仿真试样在八组工艺下的八条热循环曲线，对比分析温度曲线反应的加热工艺，结合加工性能试验和微观形貌的观察，分析性能差异的原因。在上述基础上，结合运用仿真和试验，寻求效率更高的工艺参数（更快的网带速率，更高的各区温度）。
　　本文还通过对比分析真空炉钎焊孔钻和网带炉钎焊孔钻，探讨了网带炉钎焊工艺对金刚石工具微观组织和加工性能的影响。

目录

声明

注释表

第一章 绪论

1.1国内外研究现状分析

1.2本课题的研究目的、意义和拟开展的主要工作

第二章 网带炉连续钎焊金刚石工具的工艺和设备

2.1可控气氛钎焊炉生产设备

2.2连续钎焊金刚石孔钻的原材料准备

2.3待焊复合体制作流程

2.4网带炉连续钎焊过程分析

2.5本章小结

第三章 试验与分析

3.1试验目的与方案

3.2试验材料、设备

3.3试验工艺参数制定与设计

3.4试验前准备工作

3.5钎焊过程实际热循环曲线的测量

3.6加工性能对比试验

3.7钎焊金刚石工具理化分析

3.8本章小结

第四章 孔钻钎焊受热过程的数值模拟

4.1数值模拟技术和ANSYS软件

4.2温度场单元公式的建立

4.3待焊复合体内部温度场有限元分析

4.4有限元温度场的模拟结果与分析

4.5本章小结

第五章 工艺方案的优化

5.1引言

5.2研究方法

5.3工艺参数的确定

5.4优化工艺参数的试验验证与确定

5.5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

在学期间的研究成果及发表的学术论文