超硬材料具有硬度高、耐磨和耐冲击性等优异的性能,在数控刀具中广泛使用,与传统的数控刀具相比具有更长的使用寿命和更高的表面加工质量。随着超硬材料的不断发展和应用范围的不断扩大,超硬刀具已经成为高速加工、精密和超精密加工最为重要的切削工具。焊接式超硬刀具的焊接质量关系到整个生产周期及成本,目前其焊接工艺、质量控制和质量评价缺乏科学有效的评价体系和评价标准。本文基于超硬刀具焊接工艺试验和利用有限元分析软件,对超硬刀具焊接工艺过程进行数值模拟,系统分析了超硬刀具焊接质量影响因素及其质量评价的关键指标。本文主要成果及贡献为:1)系统分析超硬刀具焊接质量评价指标和评定方法,提出了基于残余热应力的焊接质量控制方法和检测规范,为进一步制定超硬刀具焊接质量检测及其可靠性控制标准提供依据。2)采用非线性瞬态热分析模拟方法,揭示了超硬刀具焊接过程中的温度传递机理和温度场分布情况,以及残余热应力的形成过程和分布情况,进而在定性分析影响残余热应力因素的基础上,着重对温度、焊接结构(焊缝宽度、厚度比)等主要因素进行了定量分析。3)分析了超硬刀具的钎焊材料、焊接工艺参数和焊后处理方法对焊接质量的影响,并对焊后超硬刀具的残余热应力进行了测试研究,建立了超硬刀具残余热应力的检测体系和评价方法。4)采用全部实验方法分析了PDC和PCBN两类常用超硬刀具焊接残余热应力大小及其规律,和有限元计算结果进行对比,在分析误差及其产生原因的基础上,对超硬刀具有限元模型提出了优化方案,进一步为其他结构超硬刀具模拟研究提供了参考。本研究是国家科技重大专项课题(2013ZX04009031)重要组成部分。本文为超硬刀具产品的设计制作、工艺优化和切削使用提供了重要借鉴,丰富了超硬刀具钎焊工艺和质量控制理论体系,为全面、系统地控制超硬刀具焊接质量和切削应用提供依据。