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磨削加工作为一种精密加工方法,在获取零件高尺寸精度及保证表面完整性上发挥着无可替代的作用。伴随着众多难加工材料的快速发展,对制约其发展的磨削工具及其制作技术提出了更高的要求。超硬材料立方氮化硼(CBN)自合成以来,利用其制作的相关工具凭借其较高的热稳定性、对铁族元素的化学惰性而被广泛应用。然而在实际应用过程中诸多有关CBN工具的弊端也逐步暴露出来,其中最主要的是CBN磨粒与工具基体的连接强度,成为影响CBN工具发展的重要因素。 在山西省自然科学基金项目(2013011024-2)支持下,针对目前高温钎焊CBN工具工艺复杂、焊后工具变形大、CBN磨粒与工具基体的连接强度低等问题,本文提出以脉冲激光作为热源,实现镀膜CBN磨粒与45钢基体的牢固钎焊连接,期望改变高温钎焊的不足。为此,论文围绕镀膜CBN磨粒激光钎焊过程中的技术难点主要进行了以下几个方面的研究: (1)对CBN磨粒激光钎焊过程的影响因素进行了深入分析,参考高温钎焊CBN磨粒研究进展及相关成果,对以激光作为热源进行钎焊过程中可能存在的问题进行阐述,并提出了相应的解决办法,理论上说明了激光钎焊CBN磨粒的可行性。 (2)利用SYSWELD有限元分析软件对激光钎焊过程温度场分布进行了模拟,分析了在合理钎焊温度下激光输出功率和光斑扫描速度两项最主要激光工艺参数对光斑中心温度的影响规律,为钎焊试件试验提供了参考依据。 (3)通过对钎料润湿性理论分析,确定了以Ag-Cu混合金属粉末为钎料。通过配制不同组分的钎料,进行了Ag-Cu钎料对高纯钛板的润湿性试验,以替代研究钎料对镀膜CBN磨粒的润湿性能。并以钎料润湿面积为评价内容,构建了润湿面积与钎料组分配比之间的数值关系。结果表明钎料中Ag质量分数在25%~29%间递增时,钎料铺展面积基本呈逐步增大趋势,即钎料润湿性逐步提高,对钎料润湿性做了基础性研究,也为后续试件钎焊试验奠定了基础。 (4)进行了镀膜CBN磨粒激光钎焊小试样实验,利用激光作为热源实现了45钢基体、Ag-Cu钎料及镀膜CBN磨粒之间的钎焊连接,并对钎焊试件进行了缺陷分析。结果表明利用激光作为热源可以实现镀膜CBN磨粒与45钢基体的钎焊连接。 本文对镀膜CBN磨粒激光钎焊工艺进行了基础性研究,为开发一种适合于高效精密加工工具、提高磨削加工效率、推动磨削加工工艺的进一步发展奠定了基础。