基于高频感应钎焊的PDC刀具润湿性研究

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聚晶金刚石复合片(PDC)刀具不仅具有金刚石硬度高和耐磨性好的特点,而且具有硬质合金强度好和韧性好的优点,在切削、钻探等领域有广泛的应用。PDC刀具的制作大多采用钎焊的方法,焊接过程中润湿性的好坏是影响钎焊质量优劣的关键因素之一。高频感应钎焊凭借其加热迅速、温度可控的特点在PDC刀具钎焊过程中广泛应用。本文根据工程实际中高频感应钎焊PDC与硬质合金基体的过程,设计润湿性试验,从润湿性角度为PDC高频感应钎焊提供试验依据和理论指导。首先,从钎料、钎剂以及焊接参数入手,使用SP-15型高频感应焊机严格按照PDC刀具焊接过程进行润湿性试验。试验选用四种钎料和四种钎剂,焊接参数选择感应电流与钎料完全熔化后持续加热时间两种,每个参数设有四水平,根据这些因素设计了四因素四水平的正交试验。然后,使用超景深显微镜进行铺展面积和铺展系数的测量,使用超高分辨散射式近场光学显微镜进行润湿角的测量,从铺展系数和润湿角入手对润湿性展开研究。最后,借助扫描电子显微镜/能谱仪做样品的结构表征和元素扩散的研究,再用X射线衍射仪进行试验样品的物相分析。结果表明:样品钎料中的Ag、Cu、Zn元素向硬质合金基体中扩散,基体中的W、Co元素向钎料中扩散;第14组的钎焊条件下扩散反应最充分,生成了AgNiO2相、AgCo(CO)4相、CoZn13相、AgZn3相、CuCo(CO)4相,润湿性最佳。综上所述,在选定硬质合金基体上,采用BAg50ZnCdCuNi钎料、QJ102钎剂、在240A的感应电流下加热至恰好完全熔化时,润湿性最好。终选为最佳焊接条件。
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