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PCD刀具高频感应钎焊焊后保温工艺研究

作　者: 朱朋飞
导　师: 李嫚
学　校: 大连理工大学
专　业: 机械电子工程
关键词: PCD复合片 高频感应钎焊 焊后保温工艺 温度控制系统 剪切强度
分类号: TG454
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
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内容摘要


PCD复合片的焊接是聚晶金刚石刀具制作的关键工序。高频感应钎焊凭借其环境污染小、生产效率高等优点成为目前世界各国主要采用的PCD刀具焊接方法。但由于PCD复合片的钎焊工艺性差,尽管国内很多学者对PCD复合片与硬质合金基体钎焊的焊前处理和焊接过程进行了大量研究,在生产实践中PCD复合片与硬质合金基体的焊接强度仍然较低,与国外生产的PCD刀具相比还存在较大差距。因此,为了进一步提高国产PCD刀具的焊接质量,有必要对国内学者研究较少的PCD刀具高频感应钎焊焊后保温工艺进行深入分析和研究。首先,根据PCD复合片焊后保温工艺要求,本文设计并制造了一种基于AT89S51单片机的温度控制系统,对不符合使用要求的传统保温炉进行改造;介绍了控制系统的基本组成和工作原理,详细论述了系统的硬件电路、控制策略以及软件设计。其次,选用两种钎料,一种钎剂和一种硬质合金刀具基体,采用GP15-CW6型高频感应焊机在空气中钎焊PCD刀具,并将其立刻放入改造后的保温炉中进行了焊后保温试验;进而用保温后的PCD刀具进行破坏性剪切试验,测量刀具的剪切强度。剪切试验结果表明:无论采用1#钎料还是2#钎料,焊缝剪切强度都是随保温温度的升高而增大,随保温时间的延长先增大后减小;采用焊后保温方式的刀具剪切强度比在石膏粉中冷却或空气中自然冷却的刀具剪切强度高。最后,用扫描电镜(SEM)对经保温处理后的刀具焊缝进行了观察,并用电子探针(EPMA)对焊缝中元素的分布进行了观测。结果表明:1#钎料焊缝组织随保温温度的升高而变得均匀,并且钎料中部分元素的偏析程度有所降低,而2#钎料的焊缝组织和元素分布没有发生明显变化;保温时间较长时,1#钎料与2#钎料的焊缝中均分布大量微孔和夹渣。此外,利用扫描电镜对不同保温时间下的PCD刀具前刀面进行观察,发现在保温过程中,刀具发生了不同程度的热损伤;并且保温时间越长,热损伤越严重。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-9
1 绪论  9-23
  1.1 PCD刀具简介  9-13
    1.1.1 PCD刀具的性能特点  9-10
    1.1.2 PCD刀具的应用及发展  10-11
    1.1.3 PCD刀具的制造  11-13
  1.2 高频感应钎焊原理  13-19
    1.2.1 高频感应加热原理  13-14
    1.2.2 高频感应加热特点  14-15
    1.2.3 钎焊焊缝形成机理  15-19
  1.3 PCD复合片高频感应钎焊研究现状  19-21
    1.3.1 钎料与钎剂  19-20
    1.3.2 钎焊温度  20
    1.3.3 钎焊间隙  20-21
    1.3.4 焊后保温设备及保温工艺  21
  1.4 本论文的主要研究工作  21-23
2 保温炉温控系统的改造  23-35
  2.1 系统组成与基本工作原理  23
  2.2 系统硬件电路  23-28
    2.2.1 AT89S51单片机  23-24
    2.2.2 温度检测电路  24-25
    2.2.3 模数转换电路  25-26
    2.2.4 温度控制电路  26
    2.2.5 键盘/LED显示接口电路  26-28
    2.2.6 电源电路  28
  2.3 控制策略  28-29
    2.3.1 PID控制算法  28-29
    2.3.2 PID参数整定  29
  2.4 系统软件设计  29-34
    2.4.1 主程序设计  30
    2.4.2 T0中断服务程序设计  30
    2.4.3 主要子程序设计  30-34
  2.5 本章小结  34-35
3 试验准备及方法  35-43
  3.1 试验材料  35-38
    3.1.1 PCD复合片  35
    3.1.2 刀具基体材料  35-36
    3.1.3 钎料与钎剂  36-38
  3.2 试验设备  38-40
    3.2.1 高频感应钎焊加热设备  38-39
    3.2.2 钎焊温度控制系统  39-40
  3.3 钎焊步骤  40-42
    3.3.1 焊前准备  40
    3.3.2 钎焊过程  40-42
  3.4 试验方案  42
  3.5 本章小结  42-43
4 焊后保温参数对焊缝性能及刀具热损伤的影响  43-58
  4.1 焊后保温参数对刀具焊缝性能的影响  43-54
    4.1.1 剪切试验装置  43-44
    4.1.2 焊缝显微组织观察及分析  44
    4.1.3 剪切试验结果  44-46
    4.1.4 剪切试验结果分析  46-54
  4.2 焊后保温与其它冷却方式的对比试验  54-55
  4.3 保温过程中PCD刀具热损伤研究  55-57
  4.4 本章小结  57-58
结论  58-60
参考文献  60-62
攻读硕士学位期间发表学术论文情况  62-63
致谢  63-64

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中图分类: > 工业技术 > 金属学与金属工艺 > 焊接、金属切割及金属粘接 > 焊接工艺 > 钎焊
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