基于ANSYS有限元的Ag-Cu-Ti合金钎焊金刚石磨粒残余应力分析与优化研究

朱迪,吕明,孟普

(蚌埠学院 机械与电子工程系，安徽 蚌埠233030)

摘要：研究金刚石包埋深度分别为20%、40%、50%、60%、80%的钎料对单层钎焊金刚石工具性能的影响。利用有限元软件ANSYS对Ag-Cu-Ti合金钎焊金刚石过程中形成的残余应力进行数值模拟，采用线性和静态的分析方法。研究结果表明，最大应力值位于金刚石和钎料界面结合处的最底部，应力从金刚石底部到顶部逐渐减小，金刚石受拉应力，钎料和工具基体受压应力。当金刚石的包埋深度介于20%与40%之间时，钎焊残余应力最小。

关键词：ANSYS；金刚石；残余应力；Ag-Cu-Ti合金；包埋深度

金刚石具有高耐磨性，高的硬度，高热容量、良好导热性、线性膨胀系数小等优点,金刚石的弹性模量也比自然界中其他矿物和硬质合金高很多[1]。金刚石磨削工具比其他工具对提高磨削加工精度和加工效率更为有利。为了充分利用单层超硬磨料砂轮的优势[2-5]，在20世纪90年代，国外开发了一种新型砂轮――单层钎焊超硬磨料砂轮，使用钎焊高温代替电镀磨料砂轮。单层钎焊超硬磨料砂轮正逐步取代电镀砂轮[6]。

金刚石砂轮由多种材料组成，钎料和钢基体的物理参数又是各不相同，导致连接界面和边缘处产生应力集中从而使钎焊金刚石磨削砂轮的磨粒脱落，严重影响钎焊金刚石工具的质量。本文通过ANSYS有限元分析与实验分析相结合,研究了不同包埋深度的钎料对金刚石磨粒残余应力的影响，在此基础上对钎料包埋深度进行了优化分析。……