单层钎焊金刚石砂轮工艺研究初探
对目前金刚石磨具钎焊工艺分析
对目前金刚石磨具钎焊工艺分析摘要：随着我国经济的迅速发展，各种各样的工业材料的应用范围与数量也随之增多，其中以玻璃、陶瓷、石材的使用量最为突出；而作为切割他们的用具——金刚石磨具，也越来越显现出它重要的作用；有调查研究表明：在平板玻璃加工工业这一方面，金刚石磨具的应用呈现稳步增长的趋势。
但与此同时我们也要注意到这样一个事实：金刚石磨具的钎焊工艺与金刚石磨具的使用寿命有着一定的关系。
只有保证了产品的质量，才可以最大程度上的创造出更多的经济效益。
在本文中，我们主要就目前金刚石磨具的钎焊工艺进行研究与分析。
关键词：金刚石磨具；钎焊工艺随着科技的进步，金刚石作为切割材料的一种工具也被广泛使用；随着其合成技术的不断进步发展，金刚石磨具在提高材料的利用率与产量上的优势也逐渐凸显出来，很快便取代了传统的磨具。
在现在看来，在玻璃深加工等各个领域金刚石磨具的应用十分广泛。
1.钎焊工艺钎焊工艺，它主要采用了比母材熔点低的金属材料当做钎料，先将焊件与钎料加热到高于钎料熔点但要低于母材熔化的温度，利用液态的钎料将母材润湿，填充材料之间的接头间隙，与此同时与母材之间形成相互扩散以便最终实现连接各个焊件的一种工艺方法。
但在进行这项工艺之前一定要确保各个工件都进行了严格的清洗与加工：确保工件表面的油污与氧化膜已经去除掉，为钎焊的顺利进行打下基础。
同时还要注意接口装配间的间隙，一般在0.01～0.1毫米之间为最佳。
2.金刚石磨具的钎焊工艺分析金刚石作为一种特殊的材料，以其突出的高硬度、最好的导热性、良好的耐磨性赢得长期关注，同时也是加工各类坚硬材料不可缺少的工具。
金刚石特殊的晶体结构与其他材料有着明显的差别，将其做成磨具对其他物体进行切割是现在应用最广的一种。
用钎焊技术将金刚石与其他材料进行完美的结合，不仅再次增强了其强度，还可以大大提高其使用寿命。
根据金刚石自身的物理性质，因其界面上的结合强度高，所以只需要很薄的结合剂就可以将磨粒很好的保持住，并且裸露度可高达70%～80%。
金属结合剂金刚石砂轮的研究进展
3河南省科技攻关项目(项目编号:022*******)收稿日期:2003年1月金属结合剂金刚石砂轮的研究进展3李菊丽1 李长诗1 郭健明2 1郑州轻工业学院 2河南省机械设备进出口公司摘 要:介绍了用不同方式制造的金属结合剂金刚石砂轮的工艺特点及其应用,着重分析了单层高温钎焊金刚石砂轮的工艺优势、存在的问题及发展前景。
关键词:金属结合剂, 金刚石, 砂轮, 电镀, 钎焊R esearch and Development of Metal Bonded Diamond G rinding WheelLi Juli Li Changshi G uo JianmingAbstract :The technological characteristics and applications of metal bonded diam ond grinding wheels made in different ways are introduced.The technological advantages ,the existent shortcomings and the application prospects of the brazed m onolayer dia 2m ond grinding wheel are summarized.K eyw ords :metal bond matrix , diam ond , grinding wheel , electroplate , brazed 1 引言由金刚石或立方氮化硼(C BN )磨料制作的超硬磨料砂轮,因其优良的磨削性能,已广泛用于磨削领域的各个方面。
金刚石砂轮是磨削硬质合金、玻璃、陶瓷、宝石等高硬脆材料的特效工具。
近几年来,随着高速磨削和超精密磨削技术的迅速发展,对砂轮提出了更高的要求,陶瓷和树脂结合剂的砂轮已不能满足生产的需要,金属结合剂砂轮因其结合强度高、成型性好、使用寿命长等显著特性而在生产中得到了广泛的应用。
单层钎焊CBN砂轮磨削CSS_42L钢的试验研究
金刚石钎焊工艺的研究进展曹河周1
金刚石钎焊工艺的研究进展曹河周1发布时间：2021-09-22T09:15:59.646Z 来源：《中国科技人才》2021年第18期作者：曹河周1 庞文龙1 臧金浩2 胡军恒1 郝洪伟1[导读] 现阶段，在金刚石钎焊过程中，主要使用的钎料有三种，镍铬基、铜锡钛基和银铜钛基，这三种钎料的熔融温度、耐磨性和抗压强度依次降低曹河周1 庞文龙1 臧金浩2 胡军恒1 郝洪伟11.河南黄河旋风股份有限公司河南长葛 4615002.郑州大学河南郑州 445000摘要：现阶段，在金刚石钎焊过程中，主要使用的钎料有三种，镍铬基、铜锡钛基和银铜钛基，这三种钎料的熔融温度、耐磨性和抗压强度依次降低。
研究人员对这三种钎料在钎焊中的作用进行分析与研究。
文章主要介绍了国内外在镍铬基、铜锡钛基和银铜钛基钎焊工艺的研究现状，并重点介绍了现有的金刚石钎焊存在的问题和发展趋势。
关键词：金刚石；钎料；钎焊工艺【Abstract】At present，there are three kinds of brazing materials，Ni-Cr base，Cu-Sn base and Ag -Cu base.The melting temperature，wear resistance and compressive strength of these three brazing materials decrease in turn.The function of these three kinds of filler metals in brazing was analyzed and studied by the researchers.In this paper，the research status of Ni-Cr base，Cu-Sn-Ti base and Ag Cu-Ti base brazing at home and abroad is introduced，and the existing problems and development trend of diamond brazing are emphasized.Key words：diamond；Solder；Soldering process1 引言目前，作为一种实用工具，金刚石已经广泛应用于工程项目中，如陶瓷、硬质合金刀具等难生产和加工原材料的高效精密加工全过程。
钎焊金刚石砂轮磨削人造石的实验研究(开题报告)
大学本科毕业论文(设计)开题报告学院：机电及自动化学院专业班级：机械工程及自动化2008级机械工程及自动化2班课题名称钎焊金刚石砂轮磨削人造石的实验研究一、本课题的的研究目的和意义：微晶玻璃又叫做玻璃陶瓷，建筑用的微晶玻璃往往也被叫做微晶石或者尖晶石，微晶玻璃是将特定组成的基础玻璃，在加热过程中通过控制晶化而制得的一类含有大量晶体相及玻璃相的多晶固体材料。
微晶玻璃有结晶相和玻璃相组成，其结晶相是多晶结构，晶粒细小，比一般固体材料的晶粒粒度要小的多，分布是空间取向。
在晶体之间分布着残余的玻璃相，这种玻璃相是很稳定的，一般条件下不再析晶，是它把数量巨大、晶粒微细的结晶结构合起来。
当玻璃相比例大时，玻璃相是一个连续的基体，其间镶嵌着晶体，结晶彼此之间孤立着，但却是均匀地分布在基体之中。
当玻璃相减少时，玻璃相分散在晶体形成的网架之间，结晶体象许多个结点呈连续的网络状。
当玻璃相更低时，玻璃相存在于晶体与晶体的缝隙之间，是晶粒与晶粒之间的薄膜式的填充物或网络物。
微晶玻璃的种类很多，分类方法也各有不同。
可以按照晶化原理分类、基础玻璃组分、原料、外观、性能等依据进行分类。
因为组成在很大程度上决定结构与性能，所以通常按照化学组成微晶玻璃可主要分为四类：硅酸盐微晶玻璃，铝硅酸盐微晶玻璃，氟硅酸盐微晶玻璃，磷酸盐微晶玻璃。
微晶玻璃的综合性能主要决定三大因素：原始组成的成份、微晶体的尺寸和数量、剩余玻璃相的性质和数量。
主要集中在使用金属结合剂的金刚石砂轮进行elid磨削，调整磨料颗粒的粒径，工件进给速度，主轴转速，切深的数值大小，从而得到塑性磨削的表面。
哈尔滨工业大学的陈明君，张飞虎，董申等用elid法磨削的研究表明，金刚石砂轮的磨粒平均粒径是影响磨削表面粗糙度的一个很重要的因素，采用他们所做的实验中设备和工艺参数，采用平均磨粒尺寸小于20微米的金刚石砂轮进行磨削，可使微晶玻璃在塑性模式下进行磨削加工，从而消除表面的裂纹缺陷[2].北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院的刘春红，李成贵，张庆荣，贾世奎，通过对微晶玻璃、陶瓷、金属3试件进行超精密加工，使试件表面粗糙度值达到纳米级，采用非破坏性的x射线衍射方法对不同试件的残余应力进行了测试研究。
单层CBN砂轮感应钎焊温度的优选方法研究
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铜基钎料真空钎焊金刚石
Abstract The high2strength bonding between diamond grit and steel matrices was realized by using a Cu2based alloy under controlled brazing conditions. The interface between the Cu2based alloy and diamond grit was analyzed by using scanning electronic m icroscopes and X—ray diffraction. The formation mechanism of carbide layers was discussed. Testing results show that the Ti element in the alloy is accumulated onto diamond surface and reacts w ith C element the surface to form all TiC layer. A s a result, metallurgical bonding is p roduced between the alloy and the diamond grit. Keywords diamond grit; brazing; metallurgical bonding
(2)铜基钎料钎焊后与钢基体的实现高强度结 合。
(3) B5 的最佳钎焊工艺是 880 ℃～900 ℃, 10 m in～15 m in即可达到工艺要求 。
精密金刚石砂轮的制造、修整及其磨削机理研究进展
3.2压力因素的影响
在制备新型金刚石砂轮时，压力也是一个重要因素。适当的压力可以提高原 材料的致密度和砂轮的强度，从而提高其磨削性能。但是过高的压力会导致金刚 石之间的结合力过强，降低砂轮的磨削效率。因此，对压力的控制也是提高新型 金刚石砂轮制备及其磨削性能的关键。
3.3化学成分因素的影响
新型金刚石砂轮的化学成分对其性能也有重要影响。金刚石的碳含量、杂质 元素含量以及结合剂和填充剂的成分都会对砂轮的性能产生影响。通过对化学成 分的优化选择，可以进一步提高新型金刚石砂轮的制备质量和磨削性能。
引言：
精密金刚石砂轮是一种由金刚石颗粒嵌入磨料基体中的制造工具，具有高硬 度、高耐磨性及良好的切削性能。在超精密加工领域，精密金刚石砂轮被广泛应 用于各种硬材料的切割、磨削和抛光，如硬质合金、光学玻璃、陶瓷等。本次演 示旨在综述精密金刚石砂轮的制造技术、修整技术及磨削机理的研究进展，以期 为相关领域的研究和实践提供参考。
精密金刚石砂轮的制造、修整及其 磨削机理研究进展
基本内容
摘要：
精密金刚石砂轮是一种广泛应用于超精密加工领域的制造工具，其制造、修 整及磨削机理的研究对提高制造工艺和生产效率具有重要意义。本次演示对精密 金刚石砂轮的制造技术、修整技术及磨削机理的研究进展进行了综述，指出了现 有研究的不足之处，并展望了未来的研究方向。
（2）将原材料按照一定比例混合均匀，制成预制块； （3）将预制块放入模具中，在一定温度和压力条件下进行烧结；
（4）烧结后的砂轮进行冷却和 修整，得到最终产品。
1.2原材料选择
Байду номын сангаас
金刚石砂轮的原材料主要包括金刚石、结合剂和填充剂。其中，金刚石是砂 轮的主要磨削元件，要求具有高硬度、耐磨性和热稳定性；结合剂起到粘合和支 撑的作用，一般采用硬质合金或陶瓷；填充剂则用来调节磨削性能和砂轮强度。
钎焊金刚石微刃砂轮的制备及其磨削AlSiC的性能研究
LIAO Yan-ling,LIU Wen-guang,LIMing-cong,HUANG Yao-jie,ZHANGFeng-lin
收 稿 日 期 :2019-07-10 基 金 项 目 :国 家 自 然 科 学 基 金 资 助 项 目 (51275096,51775118) 作 者 简 介 :廖 燕 玲 ,广 东 工 业 大 学 ,硕 士 研 究 生 。 通 讯 作 者 :张 凤 林 ,教 授 。E-mail:zhangfl@。 引文格式:廖燕玲,刘文广,李明聪,等.钎焊金刚石微刃砂轮的制备及其磨削 AlSiC 的性能研究[J].超硬材料工程,2019,31(4):1-6.
2
超硬材料工程
2019 年 8 月
钎焊金刚石砂 轮 具 有 磨 粒 出 刃 高、磨 削 锋 利、不 易堵塞等优点 。 [1-5] 但目前细粒度金刚石磨粒 的 钎 焊 工 艺 难 以 实 现 ,且 钎 焊 时 的 高 温 会 导 致 金 刚 石 表 面 出 现微米级的石墨化 层,弱 化 了 金 刚 石 的 力 学 性 能,并 进而影 响 磨 削 性 能 。 [6,7] 对 砂 轮 表 面 形 貌 进 行 微 细 加 工 以 实 现 砂 轮 表 面 结 构 化 ,可 以 改 善 砂 轮 的 磨 削 性 能 。 [8] 对砂轮磨粒进行有序排布可以提高磨削效 率、 砂轮寿命,降低磨削 力、磨 削 温 度 以 及 工 件 表 面 粗 糙 度 。 [9] 由于金刚石易于实 现 激 光 的 各 种 微 细 结 构 加 工 ,为 此 许 多 国 内 外 学 者 通 过 激 光 对 各 种 金 刚 石 砂 轮 表面进行微细加工,制 备 出 不 同 的 表 面 微 结 构,以 此 改 善 砂 轮 的 磨 削 性 能[10,11]。Yung 等[12]利 用 Nd: YAG 激光器对树脂粘结cBN 砂轮进行表面加 工,与 常规修整 相 比,砂 轮 的 磨 削 力 降 低 了 10% ~15%。 郭兵等 使 [13] 用纳秒脉冲激光 器 对 金 刚 石 砂 轮 表 面 进 行 微 结 构 加 工 ,分 析 了 激 光 加 工 几 何 微 结 构 对 砂 轮 磨 削 精 度 的 影 响 ,制 备 了 具 有 不 同 类 型 的 微 沟 槽 几 何 微 结构砂轮,实现 了 对 碳 化 钨 金 属 陶 瓷 及 BK7 光 学 玻 璃的精密磨削。张伟 使 [14] 用紫 外 激 光 器 对 铜 结 合 剂 金 刚 石 砂 轮 上 的 金 刚 石 磨 粒 进 行 微 沟 槽 加 工 ,将 制 备 的 结 构 化 砂 轮 进 行 磨 削 实 验 ,发 现 磨 粒 表 面 沟 槽 数 量 增 加 有 助 于 降 低 磨 削 材 料 表 面 粗 糙 度 ,减 小 亚 表 面 层 的裂纹深度。何杰 对 [15] 青铜结 合 剂 金 刚 石 砂 轮 进 行 紫 外 激 光 微 结 构 化 研 究 ,采 用 结 构 化 后 的 金 刚 石 砂 轮 和未结构化砂轮磨削 YG8 硬 质 合 金,对 比 发 现 结 构 化砂轮磨削的工件表面的滑擦痕迹比较浅而且均匀, 微观形貌较好,表面 粗 糙 度 值 较 低,但 砂 轮 耐 磨 性 有 所降低。
单层钎焊金刚石砂轮工艺研究初探
单层钎焊金刚石砂轮工艺研究初探?新技术?新工艺?武志斌肖冰徐鸿钧单层钎焊金刚石砂轮工艺研究初探单层钎焊金刚石砂轮工艺研究韧探武志斌,肖冰,徐鸿钧(南京航空航天大学机电工程学院,江苏南京210016)摘要:分析了超硬磨料砂轮的现状和特点.介绍了钎焊砂轮的卓越磨削性能和发展前帚.用舍垒和Agcu舍垒加cr粉对钎焊垒刚石砂轮进行了初步实验研究,通过x衍射分析垒刚石界面有C生成,实现了垒剐石与铜基体间的牢固连接,取得了较好的蛄果.关键词:钎焊;垒刚石;单层砂轮中国分娄号:TG74;"1~731文献标识码:A文章编号:loo7—9483{2001)010053一[)3 PreliminaryExperimentalStudyofMonolayerDiamondBrazedGrindingWhed WUZhiBin.XIAOBin.XUHong—Jun fNaTljingUniversityofAeronauticsandAstronautic~.Jiang~xlNanjing,210016IChina) Abstract:Itanalyzesthecharacter0fthecurrentsuperabrasivegrindingwhee1.【o0ksintotheadvantagesand[oregroundaboutbrazedgrindingwhee1.Itstudi~onthiswheelwithNi—CralloyandAgCualloybysotnepreliminaryexperimentsItshow achroroiumcarbidefilmbeenformedonthediamondandthefilledintem~ediatelayerachiev edgoodresults.Keywords.-Brazed:Diamond;Motyo]ayerGrindingWheel1超硬磨料砂轮的现状与发展1.1超硬磨料砂轮的现状目前生产中常用的超硬磨料砂轮有金属结合剂砂轮,树脂结合剂砂轮,陶瓷结合剂砂轮和电镀砂轮,它们各有自己的特点:(1)树脂结合剂砂轮:结合剂为合成树脂,结合强度不高,修整困难,砂轮气孔较少,不耐高温,易老化.(2)金属结合剂砂轮:结合剂为金属,由粉末冶金制成,结合强度较高,气孔较少,耐高温,导热性好,修整困难. (3)陶瓷结合剂砂轮:结合剂为陶瓷,由高温烧结而成,结合强度较高,耐高温,耐腐蚀,修整较容易.以上3种砂轮的共同缺点是磨粒裸露高度较低,容屑空间较少,磨削比能较高,散热性不好,加工中容易发生烧伤.(4)电镀砂轮:电镀砂轮是近年来发展起来的一种新型砂轮,其显着的特点是不需修整砂轮,磨粒裸露高度较高, 可达20%～3o%,容屑空间较大,磨削性能较以上3种砂轮有较大提高,且电镀工艺简单,砂轮制造容易,无需修整,使用方便;单层结构决定了它可以达到其它砂轮所无法达到的高速度.如电镀CBN砂轮可实现高速,超高速磨削,其线速度200,250直到500m/s.电镀砂轮的这些优势使得它在超硬磨料砂轮的生产和应用中占极其重要的地位.在高速超高速磨削中更是占据着无可争议的主导地位.随着电镀砂轮的广泛使用,其自身的一些缺陷也逐渐显露出来.其中最主要的是结合强度不高,电镀砂轮上的镀层金属并不是磨具行业严格意义上的结合剂,在镀层金属与基俸和磨料的界面上不存在牢固的冶金化学结合,磨料实际上只是被机械地包埋镶嵌在镀层金属中,把持力不大,在负荷较重的高教磨削中,砂轮容易因磨粒脱落而导致失效.为了增加把持力就必须增加镀层厚度,从而导致磨粒的裸露高度减少,容屑空间相对减少,砂轮容易发生堵塞,散热效果差,工件表面容易发生烧伤l】_.1_2超硬磨抖砂轮的发展——单层钎焊砂轮为了更充分发挥单层超硬磨料砂轮的优势,国外90年代初开始以高温钎焊工艺,开发了一种新型砂轮——单层高温钎焊超硬磨料砂轮.用高温钎焊替代电镀开发单层超硬磨料砂轮,目的是利用钎焊的化学冶金结合,改善磨料,钎料,基俸三者问的结合强度,由于高温钎焊所提供的界面上的结合强度高,仅需将磨料间结合层厚度维持在磨料高度的20%～30%的水平上就能在大负菏的高速高教磨削中牢固地把持住磨料;同时因为结合层厚度很薄,钎焊砂轮可使磨料裸露高度达到磨料高度的70%～80%,磨料间的容屑空间被大大扩展,不易堵塞,有效磨料切刃更多,更锋利,磨削比能可大大降低,磨除单位体积的金属所产生的热量减少,再加上大的容屑空间可有效容纳较多的磨削液,使磨削温度大大降低,可有效防止磨削烧伤,尤其是在高教磨削中更能显示出其无可比拟的优势…=图1就是开发成功的钎焊砂轮工作表面形貌的SEM照片【:收稿日期:2000—04—14;修订日期:2000—10—1I基盒项目:国家自然科学基金资助项目(59675057)作者简介:武志斌0964一),男,安徽准北人,南京航空航天大学副教授,在读博士生,主要研究领域为磨削加工.2001年1月机械设计与制造工程第30卷第1期图l单层钎悍空刚石砂轮表面形貌2钎焊金刚石砂轮的实验研究2.1实验条件钎焊加热设备为上海新兴机械厂生产的GP30一CW7型高额感应焊机焊料分别为HL209银基钎料和一CrlO1,其上涂有银焊剂102膏.金刚石为J人造金刚石,粒度35/,t0先对基体表面进行除锈,抛光,再用酒精清洗,人造金刚石用10%稀硫酸精洗后,再用去离子水漂洗后烘干;将102膏分别涂在基体表面和焊片上,把焊片放在基体表面上,再把金刚石撤在焊片上面.上机加热.2.2实验结果分析提高金刚石与钎料结合强度的关键是在钎焊过程中金刚石与钎料在结合界面上能够产生化学冶金结合,但金刚石的钎焊性较差,大多数金属对金刚石的浸润性都很差,虽然Al,,G.和Ni在液态下能浸润金刚石但在能浸润的温度下,它们对金刚石的侵蚀都很严重.至于像,zr,0,v等过渡族元素是碳化物形成元素,虽然都能很好地浸润金刚石,但它们的熔化温度大于16O0℃,在这个温度下金刚石将会严重石墨化:即从钎焊金剐石的角度出发,似乎找不到一种既能充分浸润卫不严重侵蚀金刚石的纯金属材料:在反复实验的基础上,笔者发现在低熔点合金中添加少量碳化物形成元素是一条切实可行的途径.笔者尝试了两种合金材料,一种是添加有cr的A—ou台金,感应钎焊35s,温度为780℃;另一种是—o合金,感应钎焊30s,温度为1080℃.结果两种钎料均能将金刚石牢固地钎焊在钢基体上.金刚石具有很高的把持强度.后续的大负荷磨削实验表明,没有金刚石整颗脱落,图2为Ag—ou合金加cr粉的钎焊金刚石砂轮试件的电镜图:借助能谱仪(ED6) 及电子探针(EPMA)对接头区垂直于界面方向的截面进行了定点成份分析和线扫描.可以看到合金中的元素具有明显的浓度分布偏折,其中靠近金刚石处0浓度达鹋.4396, 靠近钢基体处为49.25%.而台金中问处则为5.49%.进一步x衍射分析发现,合金钎料与金剐石在界面生成CrC的同时与钢基体反应生成(Fc)c的碳化物,因此这种钎焊工艺可以确保合金层与金刚石及钢基体之间都能获得较高的结合强度.图2镀钍空刚石加热35s(~粉)3结论(1)通过对现有超硬磨料砂轮特点的分折和探讨,指出了它们存在的缺点和钎焊砂轮的优点及发展前景.(2)通过初步实验研究,证明了金刚石钎焊砂轮是完全可行的,并且取得了较好的实验结果.但其磨削性能有待进一步研究.参考文献:l1ChattopadhyayAK,Hintem~mHE.[nductionbrazingofdia—m【珈dwithNi—Crhardfacingbyund口町鲫a廿】口s0here[J SLIrkeandG.a[1rIgndrlr.1991.(45):293298[2]ChattopadhyayAK.HintercaamlHE.0nI~rformanceOfbrazed bondedn~olayerdiamondwheel[J:AnnalsoftheC[RP,1991.40(1):347350.(上接第52页)表1进耸控制部分电磁铁动作顺序动作1DT2DT3DT4DT5DT6DT转换指争一+一+啦—.—'——————SQ1+一一一+SQ2一一一+一一S03———'—.—'—'SQ4一一一一∞5横进纵快进纵工进横退纵快退纵原点图4所示的程序中,1/O响应滞后时间￡减小到了2.35rm,以刀架最高运动速度4000mm/mln计算,定位误差:4×103×0.00235/60二016nma,比不采取措施的定位误差小了20倍.4结束语本文仅从PLC软件措施等方面提出了提高定位精度的方法,在实际控制过程中,因电磁阀的机槭滞后,液压缸运动惯性等原因也会引起定位误差,这可以通过现场调试来解决;若要进一步提高定位精度,还可以选用PLC的定位控制单元模块等方法,但需要增加一定的经济成本.用PLC控制单元组成的液压系统,结掏简单,工作可靠,采取一定措施后可克服因PLC工作方式所引起较大的定位误差,达到理想的定位精度.从现场实际的调试情况来看,定位精度可控制在0.2ram左右,基本能满足使用要求. 参考文献:[1]孙宇.安瑞生.用PLU实现液压缸的运动控制[J].机床电器.1蜩7.78(1):29—3O[2]顾战松,陈铁年.可缩程序控制器原理与应用[M].北京:国防工业出版社,1996.[3]常恒毅可编程序控箭器M]北京:人民邮电出版社,1991.。
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单层钎焊金刚石砂轮工艺研究初探武志斌,肖 冰,徐鸿钧(南京航空航天大学机电工程学院,江苏南京 210016)摘要:分析了超硬磨料砂轮的现状和特点,介绍了钎焊砂轮的卓越磨削性能和发展前景。
用N i-Cr合金和Ag-Cu合金加Cr粉对钎焊金刚石砂轮进行了初步实验研究,通过X衍射分析金刚石界面有CrC生成,实现了金刚石与钢基体间的牢固连接,取得了较好的结果。
关键词:钎焊;金刚石;单层砂轮中图分类号:TG74;TG731 文献标识码:A 文章编号:1007-9483(2001)01-0053-03 Preliminary Experimental S tudy of Monolayer Diamond Brazed Grinding WheelWU Zhi-Bin,XIAO Bin,XU Hong-Jun(N anjing U niversity of A er onautics and Astr onautics,Jiangsu Nanjing,210016,China)Abstract:It analyzes the char acter of the cur rent super-abrasiv e grinding wheel,loo ks into the advantages and fo reg round about brazed gr inding wheel.It studies on this wheel wit h Ni-Cr allo y and Ag-Cu alloy by some preliminary exper iments.It show achromium car bide film has been formed on the diamo nd and the filled intermediate layer achieved good r esults.Key words:Brazed;Diamo nd;M onolayer Grinding W heel1 超硬磨料砂轮的现状与发展1 1 超硬磨料砂轮的现状目前生产中常用的超硬磨料砂轮有金属结合剂砂轮、树脂结合剂砂轮、陶瓷结合剂砂轮和电镀砂轮,它们各有自己的特点。
(1)树脂结合剂砂轮:结合剂为合成树脂,结合强度不高,修整困难,砂轮气孔较少,不耐高温,易老化。
(2)金属结合剂砂轮:结合剂为金属,由粉末冶金制成,结合强度较高,气孔较少,耐高温,导热性好,修整困难。
(3)陶瓷结合剂砂轮:结合剂为陶瓷,由高温烧结而成,结合强度较高,耐高温,耐腐蚀,修整较容易。
以上3种砂轮的共同缺点是磨粒裸露高度较低,容屑空间较少,磨削比能较高,散热性不好,加工中容易发生烧伤。
(4)电镀砂轮:电镀砂轮是近年来发展起来的一种新型砂轮,其显著的特点是不需修整砂轮,磨粒裸露高度较高,可达20%~30%,容屑空间较大,磨削性能较以上3种砂轮有较大提高,且电镀工艺简单,砂轮制造容易,无需修整,使用方便;单层结构决定了它可以达到其它砂轮所无法达到的高速度。
如电镀CBN砂轮可实现高速、超高速磨削,其线速度200、250直到500m/s。
电镀砂轮的这些优势使得它在超硬磨料砂轮的生产和应用中占极其重要的地位,在高速、超高速磨削中更是占据着无可争议的主导地位。
随着电镀砂轮的广泛使用,其自身的一些缺陷也逐渐显露出来。
其中最主要的是结合强度不高,电镀砂轮上的镀层金属并不是磨具行业严格意义上的结合剂,在镀层金属与基体和磨料的界面上不存在牢固的冶金化学结合,磨料实际上只是被机械地包埋镶嵌在镀层金属中,把持力不大,在负荷较重的高效磨削中,砂轮容易因磨粒脱落而导致失效。
为了增加把持力就必须增加镀层厚度,从而导致磨粒的裸露高度减少,容屑空间相对减少,砂轮容易发生堵塞,散热效果差,工件表面容易发生烧伤[1]。
1 2 超硬磨料砂轮的发展 单层钎焊砂轮为了更充分发挥单层超硬磨料砂轮的优势,国外90年代初开始以高温钎焊工艺,开发了一种新型砂轮 单层高温钎焊超硬磨料砂轮。
用高温钎焊替代电镀开发单层超硬磨料砂轮,目的是利用钎焊的化学冶金结合,改善磨料、钎料、基体三者间的结合强度,由于高温钎焊所提供的界面上的结合强度高,仅需将磨料间结合层厚度维持在磨料高度的20%~30%的水平上就能在大负荷的高速高效磨削中牢固地把持住磨料;同时因为结合层厚度很薄,钎焊砂轮可使磨料裸露高度达到磨料高度的70%~80%,磨料间的容屑空间被大大扩展,不易堵塞,有效磨料切刃更多、更锋利,磨削比能可大大降低,磨除单位体积的金属所产生的热量减少,再加上大的容屑空间可有效容纳较多的磨削液,使磨削温度大大降低,可有效防止磨削烧伤,尤其是在高效磨削中更能显示出其无可比拟的优势[1]。
图1就是开发成功的钎焊砂轮工作表面形貌的SEM照片[2]。
收稿日期:2000-04-14;修订日期:2000-10-11基金项目:国家自然科学基金资助项目(59675057)作者简介:武志斌(1964-),男,安徽淮北人,南京航空航天大学副教授,在读博士生,主要研究领域为磨削加工。
53新技术新工艺 武志斌 肖 冰 徐鸿钧 单层钎焊金刚石砂轮工艺研究初探图1 单层钎焊金刚石砂轮表面形貌2 钎焊金刚石砂轮的实验研究2 1 实验条件钎焊加热设备为上海新兴机械厂生产的GP30-CW7型高频感应焊机,焊料分别为HL209银基钎料和N i-Cr101,其上涂有银焊剂102膏,金刚石为JR4人造金刚石,粒度35/40。
先对基体表面进行除锈、抛光,再用酒精清洗,人造金刚石用10%稀硫酸清洗后,再用去离子水漂洗后烘干;将102膏分别涂在基体表面和焊片上,把焊片放在基体表面上,再把金刚石撒在焊片上面,上机加热。
2 2 实验结果分析提高金刚石与钎料结合强度的关键是在钎焊过程中金刚石与钎料在结合界面上能够产生化学冶金结合,但金刚石的钎焊性较差,大多数金属对金刚石的浸润性都很差,虽然A1、Fe、Co和N i在液态下能浸润金刚石,但在能浸润的温度下,它们对金刚石的侵蚀都很严重。
至于像T i、Zr、Cr、V等过渡族元素是碳化物形成元素,虽然都能很好地浸润金刚石,但它们的熔化温度大于1600!,在这个温度下金刚石将会严重石墨化。
即从钎焊金刚石的角度出发,似乎找不到一种既能充分浸润又不严重侵蚀金刚石的纯金属材料。
在反复实验的基础上,笔者发现在低熔点合金中添加少量碳化物形成元素是一条切实可行的途径。
笔者尝试了两种合金材料,一种是添加有Cr的Ag-Cu合金,感应钎焊35s,温度为780!;另一种是Ni-Cr合金,感应钎焊30s,温度为1080!。
结果两种钎料均能将金刚石牢固地钎焊在钢基体上,金刚石具有很高的把持强度。
后续的大负荷磨削实验表明,没有金刚石整颗脱落,图2为Ag-Cu合金加Cr粉的钎焊金刚石砂轮试件的电镜图。
借助能谱仪(EDS)及电子探针(EPMA)对接头区垂直于界面方向的截面进行了定点成份分析和线扫描,可以看到合金中的元素具有明显的浓度分布偏析,其中靠近金刚石处Cr浓度达68 43%,靠近钢基体处为49 25%,而合金中间处则为5 49%。
进一步X衍射分析发现,合金钎料与金刚石在界面生成Cr C 的同时与钢基体反应生成(Fe x Cr y)C的碳化物,因此这种钎焊工艺可以确保合金层与金刚石及钢基体之间都能获得较高的结合强度。
图2 镀钛金刚石加热35s(加铬粉)3 结 论(1)通过对现有超硬磨料砂轮特点的分析和探讨,指出了它们存在的缺点和钎焊砂轮的优点及发展前景。
(2)通过初步实验研究,证明了金刚石钎焊砂轮是完全可行的,并且取得了较好的实验结果,但其磨削性能有待进一步研究。
参考文献:[1] Chattopadhyay A K,Hintermann H E Induction brazing of diamond w i th Ni-Cr hardfacing alloy under argon atmasohere[J] Surface and Coating Technology,1991,(45):293-298[2] Chattopadhyay A K,Hintermann H E On performance of brazedbonded monolayer diamond ging wheel[J] Annals of the CIRP, 1991,40(1):347-350(上接第52页)表1 进给控制部分电磁铁动作顺序动作1DT2DT3DT4DT5DT6DT转换指令横 进--+--+SB2纵快进+-----S Q1纵工进+---+-S Q2横 退---+--S Q3纵快退-+----S Q4纵原点------S Q5图4所示的程序中,I/O响应滞后时间t∀减小到了2 35ms,以刀架最高运动速度4000mm/min计算,定位误差 x∀=4#103#0 00235/60=0 16mm,比不采取措施的定位误差小了20倍。
4 结束语本文仅从PLC软件措施等方面提出了提高定位精度的方法,在实际控制过程中,因电磁阀的机械滞后、液压缸运动惯性等原因也会引起定位误差,这可以通过现场调试来解决;若要进一步提高定位精度,还可以选用PLC的定位控制单元模块等方法,但需要增加一定的经济成本。
用PLC控制单元组成的液压系统,结构简单,工作可靠,采取一定措施后可克服因PLC工作方式所引起较大的定位误差,达到理想的定位精度,从现场实际的调试情况来看,定位精度可控制在0 2mm左右,基本能满足使用要求。
参考文献:[1] 孙 宇,安瑞生 用PLC实现液压缸的运动控制[J] 机床电器,1997,78(1):29-30[2] 顾战松,陈铁年 可编程序控制器原理与应用[M] 北京:国防工业出版社,1996[3] 常恒毅 可编程序控制器[M] 北京:人民邮电出版社,1991542001年1月 机械设计与制造工程 第30卷 第1期。