【摘要】：由于高溫釬焊金剛石工具具有磨粒出刃度較高且有很高的切割強(qiáng)度等優(yōu)點(diǎn),因此,在加工難加工的材料及在精密加工制造等方面被廣泛運(yùn)用。制造金剛石工具的工藝方法有很多種,每種工藝方法都具有各自的優(yōu)點(diǎn)與不足,激光釬焊金剛石工藝相對傳統(tǒng)釬焊工藝方法而言,作用時(shí)可以局部加熱且影響區(qū)域小,可以保證在釬焊過程中基體不容易變形。但是激光能量強(qiáng)且急冷急熱梯度較大,所以很容易導(dǎo)致:金剛石產(chǎn)生熱損傷(石墨化、破碎);釬料層產(chǎn)生裂紋導(dǎo)致金剛石脫落等問題。本文以45鋼為基體、Ni-Cr釬料為釬料層、金剛石磨粒大小是35/40目作為研究對象,所采用的激光器為脈沖型激光器(Nd:YAG激光器),采用有限元軟件ANSYS對激光釬焊金剛石過程中的溫度場進(jìn)行仿真分析及討論。本文主要的研究工作及結(jié)論概括包括:(1)建立定點(diǎn)加熱釬焊的仿真模型,選取的熱源模型是高斯熱源。選取測溫方法及儀器,搭建測溫平臺(tái),完成對激光定點(diǎn)釬焊數(shù)學(xué)模型測溫驗(yàn)證。采用APDL編寫DO循環(huán)語句實(shí)現(xiàn)脈沖激光熱源的加載,對初始參數(shù)組進(jìn)行仿真分析獲得溫度隨脈沖載荷作用的變化趨勢。(2)在激光定點(diǎn)加熱釬焊初始規(guī)范組的基礎(chǔ)上改變單量及雙量進(jìn)行仿真模擬實(shí)驗(yàn),獲得激光參數(shù):峰值功率、脈寬、頻率對激光定點(diǎn)加熱釬焊溫度場的影響。(3)建立掃描加熱釬焊的仿真物理模型進(jìn)行仿真分析。根據(jù)激光定點(diǎn)加熱釬焊模擬分析結(jié)果基礎(chǔ)上選取的激光工藝參數(shù),峰值功率選取范圍為1600W~1900W、頻率選取范圍為25HZ~40HZ、脈寬選取范圍為2.5ms~4ms、對掃描速度的選取范圍是10mm/min~25mm/min。設(shè)計(jì)合理的正交試驗(yàn),以穩(wěn)態(tài)最高溫度、溫度波動(dòng)大小、可使釬料熔化所作用時(shí)間作為指標(biāo)參數(shù)。結(jié)合正交試驗(yàn)仿真結(jié)果,將峰值功率、脈寬、頻率、掃描速度對指標(biāo)參數(shù)的影響進(jìn)行量化,得出四個(gè)參數(shù)對三個(gè)指標(biāo)的影響趨勢及關(guān)系。得出:可以在平均功率不變情況下,適當(dāng)調(diào)節(jié)脈沖激光頻率大小,選取小的峰值功率和稍大的脈寬,合適的掃描速度在15到25mm/min之間。(4)根據(jù)釬焊加熱需求、對參數(shù)進(jìn)行改變后的仿真模擬結(jié)果的整體趨勢、工藝參數(shù)與三個(gè)指標(biāo)的關(guān)系,選取合適的參數(shù)組進(jìn)行釬焊實(shí)驗(yàn),然后進(jìn)行檢測分析,焊接結(jié)果良好。
【圖文】：

圖 1.1 激光釬焊金剛石原理示意圖 1.1 所示，激光釬焊金剛石的原理是將激光作為熱源對釬料活性物質(zhì)受熱向金剛石表面擴(kuò)散、富集，生成片狀碳化物，-基體牢固連接。圖 1.2 為三種釬焊工藝的溫度變化路線，在預(yù)置的釬料和金剛石磨粒溫度加熱到比釬料固液相溫度要高稱為 Tmax。控制釬焊過程中的溫度很重要，如果 Tmax過小會(huì)徹底，無法與基體形成牢固的界面；如果 Tmax過大，會(huì)導(dǎo)致（金剛石石墨化或者產(chǎn)生裂紋和破碎）如圖 1.3 所示。由于激，升溫降溫速度非�？欤瑴囟鹊奶荻群艽�，所以很容易造成在使用金剛石工具過程中，金剛石很容易脫落，如圖 1.4 所

圖 1.1 激光釬焊金剛石原理示意圖.1 所示，激光釬焊金剛石的原理是將激光作為熱源對釬料性物質(zhì)受熱向金剛石表面擴(kuò)散、富集，生成片狀碳化物基體牢固連接。圖 1.2 為三種釬焊工藝的溫度變化路線，，置的釬料和金剛石磨粒溫度加熱到比釬料固液相溫度要為 Tmax�？刂柒F焊過程中的溫度很重要，如果 Tmax過小底，無法與基體形成牢固的界面；如果 Tmax過大，會(huì)導(dǎo)金剛石石墨化或者產(chǎn)生裂紋和破碎）如圖 1.3 所示。由于升溫降溫速度非�？�，溫度的梯度很大，所以很容易造使用金剛石工具過程中，金剛石很容易脫落，如圖 1.4 所
【學(xué)位授予單位】：華僑大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TG454

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2647146