复合电镀薄壁金刚石钻头工艺优化研究

论文摘要

关于薄壁金刚石钻头钻削过程的同步纵向磨损规律目前鲜见报道,经过理论分析和实际钻削表明,越是符合同步纵向磨损规律其钻头寿命越长。本文采用复合电镀的方法制作了薄壁金刚石钻头。首先通过正交试验讨论了电流密度、pH值、温度、埋砂时间、添加剂等5个因素对工艺的影响,采用极差分析法得出5个因素的最佳水平值。然后以5个最佳水平值为基础,深入研究了埋砂次数、阳极板分布、基体壁厚等3个因素对复合镀层性能的影响。以实际钻孔评价不同工艺条件下钻头的寿命,对比分析了钻孔前后复合镀层的磨损形貌；使用千分尺测量基体与复合镀层的同步纵向磨损量；用金相显微镜观察钻头侧刃镀层的表面形貌；用扫描电镜观察复合镀层断面组成、表面形貌和结构。复合镀层的形貌、结构、耐磨性与埋砂时间有较大关系。埋砂时间过长或者过短均会降低复合镀层的性能；埋砂次数及基体壁厚对同步纵向磨损影响较大,随着埋砂次数的增加,钻头寿命明显增加,同步纵向磨损量增大；随着基体壁厚的增加,钻头寿命呈现出先增加后减少的规律,同步纵向磨损量也表现出先增大后减小的趋势。在一定的工艺条件下,同步纵向磨损是可能的,钻头寿命的提升可以实现。复合电镀工艺可以得到一定程度上的优化和改善。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 金刚石工具
• 1.2.1 金刚石工具的分类
• 1.2.2 复合电镀金刚石工具
• 1.3 复合电镀法制作金刚石钻头的特点
• 1.4 有关复合电镀金刚石钻头理论基础
• 1.4.1 合金电镀
• 1.4.2 复合电镀
• 1.5 某品牌薄壁金刚石钻头钻孔分析
• 1.6 薄壁型金刚石钻头磨损机理
• 1.7 本文的研究内容及意义
• 1.8 本文的新观点
• 第2章 影响薄壁金刚石钻头工艺因素分析
• 2.1 基体材料、胎体及金刚石颗粒选择
• 2.1.1 基体材料及形状
• 2.1.2 胎体成分
• 2.1.3 金刚石颗粒材料
• 2.2 复合电镀工艺条件
• 2.2.1 阴极电流密度
• 2.2.2 镀液温度
• 2.2.3 pH值
• 2.2.4 添加剂
• 2.2.5 复合电镀工艺时间控制
• 2.2.6 其它因素的影响
• 第3章 薄壁金刚石钻头制作工艺试验
• 3.1 实验设备及材料
• 3.2 复合电镀前处理
• 3.2.1 金刚石微粒镀前处理
• 3.2.2 钻头基体的前处理
• 3.3 镀液的组成及配制
• 3.3.1 埋砂镀液的组成
• 3.3.2 装饰性亮镍镀液的组成
• 3.4 复合电镀工艺流程图
• 3.5 正交试验结果的评定手段
• 3.5.1 钻孔试验
• 3.5.2 镀层表面质量评价及微观形貌的观察
• 3.5.3 扫描电镜下胎体组成分析
• 3.5.4 数理统计
• 3.6 正交试验设计
• 3.6.1 正交表格数据设置
• 3.6.2 正交表格与结果
• 3.7 正交试验结果数理统计与分析
• jm的计算'>3.7.1 K_jm的计算
• jm及R_j的计算'>3.7.2 P_jm及R_j的计算
• jm关系走势图'>3.7.3 各个因素水平与P_jm关系走势图
• 3.7.4 最优组合分析
• 3.8 极差分析
• 3.9 报废后表面形貌
• 3.9.1 报废后肉眼观察表面形貌
• 3.9.2 复合镀层金相显微表观形貌分析
• 3.8 扫描电镜下胎体组成分析
• 3.8.1 能谱分析图
• 3.8.2 胎体组成分析结果
• 3.9 本章小结
• 第4章 薄壁金刚石钻头制作工艺优化研究
• 4.1 平行试验评价方法
• 4.2 平行试验设计
• 4.2.1 埋砂次数
• 4.2.2 阳极板排布
• 4.2.3 基体壁厚
• 4.3 平行试验结果分析与讨论
• 4.3.1 埋砂次数的结果分析
• 4.3.2 阳极板排布结果分析
• 4.3.3 基体类型结果分析
• 4.4 同步纵向磨损量化分析
• 4.5 金相显微形貌观察
• 4.5.1 侧刃金相显微形貌观察
• 4.5.2 断面金相显微形貌观察
• 4.6 断面扫描电镜观察
• 4.6.1 未经打磨断面结构
• 4.6.2 打磨过后断面结构
• 4.7 本章小结
• 第5章 结论
• 参考文献
• 致谢