【摘 要】
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随着现代加工技术朝着高速、高效、精密、自动化方向的发展,以及一些新型难加工材料的出现,传统磨料制备的磨具已不能完全满足现代磨削要求。立方氮化硼磨料具有硬度极高、热稳定性好、化学惰性大、导热性好的优点,所以由CBN制备的各种高性能砂轮在难加工材料磨削中得到广泛应用,并取得了显著效果。然而关于小型磨具高频感应钎焊温度场研究相对较少,钎焊过程中感应参数对温度场影响规律尚不明确,在降温过程磨粒残余应力分析
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随着现代加工技术朝着高速、高效、精密、自动化方向的发展,以及一些新型难加工材料的出现,传统磨料制备的磨具已不能完全满足现代磨削要求。立方氮化硼磨料具有硬度极高、热稳定性好、化学惰性大、导热性好的优点,所以由CBN制备的各种高性能砂轮在难加工材料磨削中得到广泛应用,并取得了显著效果。然而关于小型磨具高频感应钎焊温度场研究相对较少,钎焊过程中感应参数对温度场影响规律尚不明确,在降温过程磨粒残余应力分析不够深入。本文针对上述问题进行研究,完成主要工作包括:首先,使用COMSOL分析软件建立钎焊CBN磨头基体加热过程二维轴对称磁-热耦合非线性有限元计算模型,进行加热温度场计算。分别改变线圈匝数、线圈环绕半径及线圈电流,计算不同参数下CBN磨头基体钎焊温度场,研究CBN磨头高频感应钎焊温度场变化规律,并结合试验验证有限元计算的正确性。然后,使用ABQUS分析软件建立钎焊CBN磨粒降温过程残余应力弹塑性有限元计算模型,通过反传热法计算表面复合传热系数定义表面传热边界条件,进行磨粒残余应力计算。研究了钎焊后CBN磨粒残余应力分布规律及包埋深度对残余应力的影响,并分析多颗磨粒情况下磨粒钎焊残余应力变化规律。最后,结合仿真分析结果进行高频感应钎焊CBN试样制备试验,在超景深显微镜下观察磨粒结合处形貌,结果表明CBN磨粒与钎料之间产生了较好的化学冶金结合,温度在900℃左右时钎焊质量较好,并对钎料层和基体硬度进行检测。试验结果证明采用多场耦合的方法进行CBN磨头感应钎焊温度场研究对钎焊工艺的制定具有一定的指导意义。
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