激光钎焊CBN磨具关键技术研究

来源 :东北大学 | 被引量 : 2次 | 上传用户:zhang332974789
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钎焊方法制备超硬磨料工具具有磨粒裸露度高、容削空间大、基体对磨粒的把持强度高、高的磨削效率和磨料利用率等独特的优越性,成为当今超硬磨料工具研究的一个热点问题。目前,钎焊超硬磨料的主要方法有真空炉钎焊、高频感应钎焊、激光钎焊。几种制备方法各有自己的优势和适用范围,同时也有着不足和工艺局限性。激光钎焊既能满足钎焊的温度要求,同时它集成了CAD技术,能实现磨粒的有序排列。本文借鉴激光熔覆和激光快速成型技术的理论,通过对激光、钎料、CBN磨粒的互相作用原理和特点的深入分析,采用YAG激光作热源,高温钎焊400目CBN磨粒,试图优化激光钎焊工艺参数,以期制备磨削性能较好的超硬磨料工具。本文完成的研究工作主要包括:(1)研究了激光加工技术成形机理、CBN磨粒的物理化学特性和钎焊性、钎料的基本要求及活性钎料与CBN界面反应机理等。分析了钎焊试件断面熔池形成机理和影响钎焊试件表面质量的主要因素,并提出了改善激光钎焊试件表面质量的相关措施。(2)设计和制作了气体保护装置,该装置可配合激光头和工作台协调工作,在提供良好的氩气保护氛围的同时,能够很好地透射激光,对激光能量损耗率极低,能够实现激光对试件表面CBN的选择性扫描钎焊。(3)采用Cu和Ti混粉钎料,设计激光钎焊工艺方案和前处理流程。进行了多组激光钎焊工艺参数实验。并使用红外热像仪测量激光钎焊过程中温度,得出温度的变化规律。(4)通过超景深显微镜的观测结果,探讨了激光器电流、扫描速度、离焦量等工艺参数对钎焊试件表面质量的影响。分析了钎焊试件表面的毛刺、球化、气孔、裂纹等缺陷产生原因,并提出了相应改善措施。使用SEM观测激光钎焊端面元素的扩散情况和界面微观结构,使用XRD分析钱焊层表面成分,确定钎焊过程中物相成分。
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