本文關(guān)鍵詞：PDC刀具高頻感應(yīng)釬焊工藝及機(jī)理研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：PDC刀具因具有極高的硬度、低的摩擦系數(shù)以及銳利的切削刃,在有色金屬以及非金屬材料的加工中獲得了廣泛地應(yīng)用。焊接作為PDC刀具制作過程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié),其質(zhì)量決定著刀具的整體性能。高頻感應(yīng)釬焊憑借其加熱速率快、對環(huán)境污染小等優(yōu)點成為PDC刀具焊接的主要方法。但由于PDC片釬焊性能及耐熱性較差,在生產(chǎn)實踐中國產(chǎn)的PDC刀具無論是脫片概率還是刀具耐用度均與進(jìn)口刀具存在一定差距。因此,有必要對影響PDC刀具高頻感應(yīng)釬焊質(zhì)量的因素進(jìn)行深入研究。本文在空氣氛圍下采用SP-15A型高頻感應(yīng)焊機(jī)對PDC片進(jìn)行了釬焊試驗,并利用自制的剪切裝置進(jìn)行釬焊強(qiáng)度測試。首先,研究了焊前待焊表面預(yù)處理及焊后處理工藝對釬焊強(qiáng)度的影響,得到如下試驗結(jié)果：焊前表面改性處理的PDC刀具釬焊強(qiáng)度最高,是表面未改性處理的PDC刀具釬焊強(qiáng)度值的1.3倍；表面打微孔的刀具釬焊強(qiáng)度最低；PDC刀具焊后選擇石膏粉冷卻比空氣冷卻釬焊強(qiáng)度高；焊后噴砂處理的釬焊接頭強(qiáng)度高于未噴砂處理的釬焊接頭,且45鋼刀體釬焊強(qiáng)度提高幅度明顯高于YG8硬質(zhì)合金刀體。然后,借助體式顯微鏡、掃描電鏡和電子探針對影響釬焊質(zhì)量的工藝參數(shù)進(jìn)行了深入研究。結(jié)果表明：恒壓條件下釬縫間隙為0.15mm時,PDC刀具釬焊強(qiáng)度最大。隨著釬焊溫度升高,PDC片與YG8硬質(zhì)合金刀體的釬焊強(qiáng)度呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢,690℃時釬焊強(qiáng)度最高；高溫下,釬料中低熔點Zn、Cd氧化、蒸發(fā)加劇,在釬縫中產(chǎn)生過多的夾雜、氣孔等焊接缺陷,同時在硬質(zhì)合金基體的界面處Ni基固溶體晶粒長大并伴有脆性相的產(chǎn)生；隨著釬焊溫度的升高,PDC片熱損傷逐漸加劇,710℃時PDC表面產(chǎn)生了大量的微空洞；PDC刀具釬焊溫度應(yīng)控制在670-690℃之間。隨著加熱速率的提高,PDC片與YG8硬質(zhì)合金的釬焊接頭剪切強(qiáng)度先增大后減小,加熱速率為38℃/s時釬焊強(qiáng)度最大；加熱速率對釬料在硬質(zhì)合金基體上的潤濕性影響規(guī)律與之相同；過低的加熱速率會使PDC表面不平度增大,過高的加熱速率又會在PDC表面產(chǎn)生很多孔洞；PDC刀具的加熱速率在28-38。C/s之間較好。最后,本文利用有限元軟件對PDC與45鋼接頭焊后殘余應(yīng)力的大小及分布進(jìn)行了分析,以最大殘余拉應(yīng)力σx為BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練的輸出信號,采用遺傳算法優(yōu)化BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型,得到最優(yōu)的釬焊參數(shù)為：釬焊間隙為0.10mm,45鋼與PDC硬質(zhì)合金基底的厚度比為2.98,焊后冷卻溫度為695.83。C,釬焊壓力為14.22MPa。
【關(guān)鍵詞】：聚晶金剛石刀具 高頻感應(yīng)釬焊 剪切強(qiáng)度 殘余應(yīng)力
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TG454
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 緒論9-19
• 1.1 研究背景9
• 1.2 PDC刀具的應(yīng)用及研究9-12
• 1.2.1 PDC 刀具的應(yīng)用9-11
• 1.2.2 PDC刀具的制作過程11
• 1.2.3 PDC 刀具釬焊機(jī)理11-12
• 1.3 PDC刀具釬焊技術(shù)研究現(xiàn)狀12-17
• 1.3.1 PDC刀具釬焊方法12
• 1.3.2 PDC刀具高頻感應(yīng)釬焊研究現(xiàn)狀12-15
• 1.3.3 PDC刀具釬焊的熱損傷15-16
• 1.3.4 PDC刀具釬焊殘余應(yīng)力研究現(xiàn)狀16-17
• 1.4 本課題的主要研究內(nèi)容17-19
• 2 試驗材料及方法19-26
• 2.1 試驗材料19-21
• 2.1.1 PDC刀體材料選擇19
• 2.1.2 釬劑、釬料的選擇19-21
• 2.2 試驗設(shè)備21-23
• 2.2.1 高頻感應(yīng)加熱設(shè)備21-22
• 2.2.2 高頻感應(yīng)釬焊測溫設(shè)備22-23
• 2.3 釬焊工藝23-24
• 2.3.1 釬焊表面的預(yù)處理23
• 2.3.2 釬焊實施23-24
• 2.3.3 焊后處理24
• 2.4 剪切強(qiáng)度測試24-25
• 2.5 接頭處顯微組織的觀察25-26
• 3 PDC刀具高頻感應(yīng)釬焊表面預(yù)處理及焊后處理工藝研究26-35
• 3.1 焊前表面預(yù)處理工藝26-30
• 3.1.1 試驗材料及試驗方法26
• 3.1.2 試驗結(jié)果及分析26-30
• 3.2 焊后處理工藝30-34
• 3.2.1 試驗材料及試驗方法30
• 3.2.2 試驗結(jié)果及分析30-34
• 3.3 本章小結(jié)34-35
• 4 PDC刀具高頻感應(yīng)釬焊工藝的試驗研究35-52
• 4.1 釬焊間隙35-38
• 4.1.1 釬焊間隙對刀具釬焊強(qiáng)度的影響36-38
• 4.2 釬焊溫度38-43
• 4.2.1 釬焊溫度對刀具剪切強(qiáng)度的影響38-39
• 4.2.2 釬焊溫度對刀具釬縫界面的影響39-41
• 4.2.3 釬焊溫度對PDC層熱損傷的影響41-43
• 4.3 加熱速率43-50
• 4.3.1 加熱速率對釬料潤濕性的影響44-45
• 4.3.2 加熱速率對刀具釬焊性能的影響45-49
• 4.3.3 加熱速率對PDC層熱損傷的影響49-50
• 4.4 本章小結(jié)50-52
• 5 PDC刀具焊后殘余應(yīng)力及優(yōu)化52-64
• 5.1 殘余應(yīng)力數(shù)值模擬52-59
• 5.1.1 基本理論52-54
• 5.1.2 PDC片與45鋼接頭物理模型的建立54-56
• 5.1.3 焊后殘余應(yīng)力的大小及分布56-59
• 5.2 GA-BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對PDC頭釬焊殘余應(yīng)力優(yōu)化59-63
• 5.2.1 GA-BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的建立59-62
• 5.2.2 基于遺傳算法的釬焊參數(shù)優(yōu)化62-63
• 5.3 本章小結(jié)63-64
• 結(jié)論與展望64-66
• 參考文獻(xiàn)66-70
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況70-71
• 致謝71-72

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  本文關(guān)鍵詞：PDC刀具高頻感應(yīng)釬焊工藝及機(jī)理研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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本文編號：271139