【摘要】：高速切削技術(shù)已成為現(xiàn)代機(jī)械加工中的主流技術(shù),且對(duì)刀具整體強(qiáng)度及耐磨性提出了更高的要求。以PCD為代表的超硬材料刀具是實(shí)現(xiàn)高速切削的必備工具,但在刀具制作技術(shù)方面國內(nèi)與國外相比仍有較大的差距,研究刀具的制作技術(shù)可以為國產(chǎn)刀具提供理論和技術(shù)支持。PCD刀具的釬焊和磨削是其制作過程中的兩個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié),決定著刀具的整體強(qiáng)度及耐磨性。高頻感應(yīng)釬焊和金剛石砂輪磨削是PCD刀具制作中的常用方法。鑒于此,本文以試驗(yàn)為基礎(chǔ),對(duì)PCD刀具的高頻感應(yīng)釬焊和金剛石砂輪磨削工藝及機(jī)理進(jìn)行了較為深入的研究。首先,研究了PCD復(fù)合片與YG8硬質(zhì)合金的高頻感應(yīng)釬焊過程中,不同工藝參數(shù)對(duì)刀具質(zhì)量的影響。結(jié)果表明進(jìn)口AgZnCuMnNi釬料的釬縫剪切強(qiáng)度高于國產(chǎn)AgZnCuCdNi釬料,AgZnCuMnNi釬料與QJ102釬劑搭配最佳。采用AgZnCuMnNi與QJ102釬焊時(shí)：釬焊壓力增大,釬縫剪切強(qiáng)度先增大后減小,釬焊壓力為3.911MPa時(shí)剪切強(qiáng)度最大,剪切強(qiáng)度與釬縫厚度的關(guān)系用多項(xiàng)式表示較為精確；釬縫剪切強(qiáng)度隨釬焊溫度升高而增大,PCD復(fù)合片的釬焊溫度應(yīng)控制在670～690℃之間；釬縫主要由Ag基固溶體、Cu基固溶體、Cu0.64Zn0.36相和少量的MnNi相組成,其中含Cu基固溶體、Cu0.64Zn0.36和MnNi相的灰黑色顆粒彌散分布在Ag基固溶體中,灰黑色顆粒等積圓直徑越小、圓度越大,其對(duì)釬縫的彌散強(qiáng)化作用越強(qiáng),適當(dāng)?shù)暮銣貢r(shí)間可得到等積圓直徑較小、圓度較大的強(qiáng)化相。隨著恒溫時(shí)間的增加,PCD的熱損傷加劇,釬焊恒溫時(shí)間應(yīng)控制在15-20s之間。其次,研究了PCD刀具的焊接前后處理過程中,不同處理工藝對(duì)刀具質(zhì)量的影響。結(jié)果表明合理的處理工藝能夠顯著提高刀具的剪切強(qiáng)度,國產(chǎn)AgZnCuCdNi釬料經(jīng)過刀體預(yù)焊后的刀具剪切強(qiáng)度提升為原來的2.5倍。焊后保溫處理可以增加釬縫的剪切強(qiáng)度,保溫溫度升高,AgZnCuMnNi釬料中的Cu、Mn、Ni等強(qiáng)化元素的偏析程度減弱,強(qiáng)化相在釬縫中分布更均勻。適當(dāng)?shù)暮负蟊貢r(shí)間會(huì)使釬縫剪切強(qiáng)度進(jìn)一步提高,但過長的保溫時(shí)間則會(huì)引起釬料中的Zn氧化或蒸發(fā),導(dǎo)致釬縫剪切強(qiáng)度下降。保溫時(shí)間延長,PCD的熱損傷加劇,合理的焊后保溫溫度和時(shí)間分別為500℃和1-3h。然后,通過大量磨削試驗(yàn),對(duì)腐蝕后的PCD磨削表面微觀形貌進(jìn)行分析,研究了PCD的磨削去除機(jī)理。金剛石砂輪磨削PCD的去除方式可分為脆性去除和非脆性去除。脆性去除包括沖擊脆性去除、微細(xì)破碎、沿晶破碎和穿晶破碎；其中沖擊脆性去除發(fā)生在刀具刃口處,磨削中應(yīng)盡量減小因其產(chǎn)生的V型缺口；微細(xì)破碎可在所有磨削條件下發(fā)生,可分為解理微細(xì)破碎和脆性微細(xì)破碎；沿晶破碎通常在濕磨后期及干磨初期較明顯；穿晶破碎易在金剛石磨粒較鈍時(shí)發(fā)生,干磨后期較明顯。非脆性去除包括刻劃作用和熱化學(xué)去除；刻劃作用僅發(fā)生在在砂輪磨粒較鋒利時(shí)；熱化學(xué)去除通常在砂輪磨鈍后發(fā)生,適當(dāng)?shù)臒峄瘜W(xué)去除可得到較光滑的刀具刃口及后刀面；通過分析干磨和濕磨后的PCD表面,得到了熱化學(xué)去除發(fā)生的間接證據(jù),并通過一組磨削試驗(yàn)證明PCD磨削表面因金剛石氧化、石墨化或轉(zhuǎn)化為無定形碳而產(chǎn)生了軟化層。最后,結(jié)合PCD的磨削去除機(jī)理,研究了不同磨削工藝參數(shù)對(duì)刀具后刀面質(zhì)量、刃口質(zhì)量、磨除率Qw和磨耗比G-ratio的影響。干磨環(huán)境、砂輪高轉(zhuǎn)速、較大的磨床調(diào)定壓力和進(jìn)給量都將使PCD刀具刃口處因沖擊脆性去除而產(chǎn)生的V型缺口尺寸增大,刃口質(zhì)量變差。干磨環(huán)境下,刀具刃口附近易因熱化學(xué)去除而產(chǎn)生熱損傷區(qū),使刃口的力學(xué)性能下降。分析結(jié)果表明,粗磨時(shí),為了增大磨除率Qw,兼顧刀具刃口力學(xué)性能,應(yīng)該選擇陶瓷結(jié)合劑砂輪、濕磨、較高的砂輪轉(zhuǎn)速、較大的磨床調(diào)定壓力和進(jìn)給量。精磨時(shí),則要保證刀具的刃口質(zhì)量,需采用金屬結(jié)合劑砂輪、濕磨、中等的砂輪轉(zhuǎn)速、較小的磨床調(diào)定壓力和進(jìn)給量。
【圖文】：

３］，和ＭＡＸ相ＵＷ等代替Ｃｏ粘結(jié)劑，，澳大利亞的Ｖｌａｄｉｍｉｒ邋Ｌｕｚｉｎ報(bào)道了一種ＳｉＣ逡逑粘結(jié)相的ＰＣＤ復(fù)合片，其工作溫度可Ｗ達(dá)到ＭＯＯＴ，屬于熱穩(wěn)定性良好的金剛逡逑片ＷＳ１。但是，陶瓷粘結(jié)劑的最大缺陷是會(huì)破壞ＰＣＤ中交叉的金剛石連接橋，導(dǎo)逡逑Ｄ刀具的機(jī)械性能降低。采用碳酸鹽來代替金屬Ｃｏ粘結(jié)劑是另外一種解決方案。逡逑，采用碳酸鹽粘結(jié)劑的ＰＣＤ復(fù)合片性能和金屬Ｃｏ基粘結(jié)劑的復(fù)合片性能相當(dāng)，逡逑高溫１２００°Ｃ，缺點(diǎn)是燒結(jié)條件較嚴(yán)苛，需要溫度Ｔ高于２０００°Ｃ，壓強(qiáng)高于逡逑b8’\　ｅ義洗酥�，采用稒稍气体保护纤PI等方法可保護(hù)ＰＣＤ層，降低ＰＣＤ層的熱損傷逡逑送種情況下就可Ｗ提高針焊過程中的巧焊n齲蛘哐≡窶踴痭冉細(xì)叩募榱俠村義暇叩募羥星慷取＃藁福常保�；�

本文編號(hào)：2544080