CN101138800A - 超硬材料钎焊工具制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种超硬材料钎焊工具制造方法，它包括以下步骤：在工具焊接部位上加工出镶嵌超硬材料的沟槽；把要镶嵌的超硬材料与焊接材料、过渡材料按比例均匀混合，将以上混合好的材料均匀镶嵌到所述沟槽内；在工具焊接部位粘贴保径材料涂敷层；用钎焊手段，通过焊接材料、过渡材料、保径材料将超硬材料与工具焊接部位上加工出的沟槽焊接在一起，即得产品。该方法大幅度提高了工具的切削效率和使用寿命，并采用物理和化学结合的方式，有效解决了超硬材料把持结构不够完美的问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种超硬材料钎焊工具制造方法，属于超硬材料钎焊技术领域。
背景技术
目前，公知的超硬材料钎焊工具在制造时均采用在其基体表面单层超硬材料涂敷或多层超硬材料涂敷的焊接方法；
用该方法制造的工具其致命的弱点如下：
1、超硬材料在工件上分布没有规律，不能有效发挥工件形状结构特点，工具切削负荷不均匀，直接导致切削效率低；
2、因超硬材料是涂敷在工具的基体表面，焊接后对超硬材料的把持结构不够完美，使用过程中，超硬材料比较容易脱落，最终影响使用寿命；
3、单层超硬材料涂敷的产品因仅有一层超硬材料，其使用寿命很低；
4、多层超硬材料涂敷的产品因超硬材料被很厚的焊料层所覆盖，其出刃效果不佳，影响切削效率；目前，多层涂敷钎焊技术因克服不了超硬材料出刃效果不好的难题，致使很少有厂家能够生产出较理想的产品。
为了解决以上问题，人们一直在寻求一种理想的技术解决方案。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足，从而提供一种可使工具切削效率和使用寿命大大提高的超硬材料钎焊工具制造方法。
为了实现上述目的，本发明提供一种超硬材料钎焊工具制造方法，包括以下步骤：
步骤1、在工具焊接部位上按照有序、间隔排布的规律加工出镶嵌超硬材料的沟槽；
步骤2、把要镶嵌的超硬材料与焊接材料、过渡材料按比例均匀混合，然后，将以上混合好的材料均匀镶嵌到所述沟槽内；
步骤3、在工具焊接部位粘贴保径材料涂敷层；
步骤4、用钎焊手段，通过焊接材料、过渡材料、保径材料将超硬材料与工具焊接部位上加工出的沟槽焊接在一起，即得产品。
基于上述，在步骤1中，所述沟槽的宽度为所述超硬材料粒径的1.2～2.5倍，所述沟槽的深度为1～10mm，所述沟槽间距为1～3mm；开槽方式有轴向方式、径向方式、轴向径向综合方式和螺旋方式。
基于上述，在步骤2中，按重量份计算，超硬材料：焊接材料：过渡材料为1∶2～4∶8～15；所述超硬材料在沟槽内呈单排或两排、多层、立体均匀排布。
基于上述，在步骤3中，按重量份计算，将保径材料和焊接材料以1∶10～30的比例均匀混合，然后，将以上混合好的材料用胶调制成糊状或压制成片状，再用专用粘接剂粘贴在工具焊接部位。
基于上述，所述焊接材料中含有微量活性元素。
基于上述，所述活性元素为Cr或Ti或稀土元素。
基于上述，所述焊接材料是DHNi-B或DHNi-E。
基于上述，所述过渡材料是Co或Fe。
基于上述，所述保径材料是WC或SiC。
基于上述，所述胶是树脂胶，所述专用粘接剂是聚乙烯醇。
本发明相对现有技术具有突出的实质性特点和显著的进步性，具体的说，该方法有以下优点：
1、沟槽有序、间隔排布的开槽方式确保镶嵌在里面的超硬材料也呈现有序、间隔排列，这使得工具在切削过程中负荷均匀、排削流畅；同时，因间隔处基体材料硬度远远小于超硬材料硬度，在使用过程中被反磨削能力提高，超硬材料出刃效果明显增强；这种结果最终体现出的效果是工具的切削效率大幅度提高。
2、超硬材料镶嵌在沟槽里，以基体作支撑，并通过焊接材料与基体焊接成一体，有效提高了超硬材料的把持力，使用过程中不容易脱落，产品使用寿命得到提高。
3、超硬材料在沟槽内呈现单排(或两排)、多层、立体排布，使用过程中表层超硬材料消耗完后，下一层超硬材料马上裸露出来，起到连续切削作用，直接效果是提高产品使用寿命。
4、轴向沟槽内镶嵌的超硬材料在使用过程中还可以使工具切削面出现多峰(多个、呈现波浪形分布的切削刃)，有效提高产品切削效率。
5、表面保径材料的使用，使产品在使用过程中内外径或切削刃厚度保持在规定范围内，在保证加工质量的同时，对产品切削效率和使用寿命也有相当明显的益处。
6、通过在焊接材料中添加活性元素的方法，使焊接后的超硬材料与焊接材料呈化学冶金结合，进一步提高超硬材料的把持力。
试验结果表明：用该方法制作的产品比传统单层涂敷工具的切削效率提高35％以上，使用寿命比传统单层涂敷工具提高85％以上。
沟槽镶嵌式超硬材料工具制造方法有效解决了超硬材料把持结构不够完美的问题，有效解决了单层磨料涂敷超硬材料工具的产品使用寿命低和多层磨料涂敷超硬材料工具的产品出刃效果不佳、切削效率低的难题，大幅度提高了产品的切磨削性能和使用寿命。
附图说明
图1为本发明制造方法的流程示意图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
如图1所示：一种超硬材料钎焊工具制造方法，包括以下步骤：
步骤1、在工具焊接部位上按照有序、间隔排布的规律加工出镶嵌超硬材料的沟槽；
所述沟槽的宽度为所述超硬材料粒径的1.2～2.5倍，所述沟槽的深度由产品种类决定，一般控制在1～10mm，所述沟槽间距为1～3mm；
开槽方式包括轴向方式或径向方式或轴向径向综合方式或螺旋方式；
步骤2、把要镶嵌的超硬材料与焊接材料、过渡材料按比例均匀混合，然后，将以上混合好的材料均匀镶嵌到所述沟槽内，确保填料充实；
按重量份计算，超硬材料：焊接材料：过渡材料为1∶2～4∶8～15；所述超硬材料在沟槽内呈单排或两排、多层、立体均匀排布；
步骤3、在工具焊接部位粘贴保径材料涂敷层；
按重量份计算，将保径材料和焊接材料以1∶10～30的比例均匀混合，然后，将以上混合好的材料用胶调制成糊状或压制成片状，再用专用粘接剂粘贴在工具焊接部位；
步骤4、用钎焊手段，通过焊接材料、过渡材料、保径材料将超硬材料与工具焊接部位上加工出的沟槽焊接在一起，即得产品。
基于上述，所述焊接材料是DHNi-B或DHNi-E或其它焊接材料，所述过渡材料是Co或Fe，所述保径材料是WC或SiC。
在上述步骤3中，所述胶是树脂胶或其它同性质胶，所述专用粘接剂是聚乙烯醇或其它同性质粘接剂。
需要特别说明的是：本发明所述焊接材料中含有微量活性元素，其中，所述活性元素占所述焊接材料的重量比例不大于0.5％，所述活性元素为Cr或T i或稀土元素。
采用该方法制造的产品主要有以下几类：
1、钻头类产品，结构有径向开槽镶嵌式，轴向开槽镶嵌式和径向、轴向综合开槽镶嵌式；
2、锯片类产品，结构有径向开槽镶嵌式，轴向开槽镶嵌式和径向、轴向综合开槽镶嵌式；
3、磨铣轮、砂轮、串珠类产品，结构有径向开槽镶嵌式，轴向开槽镶嵌式和螺旋开槽镶嵌式；
4、磨铣盘类产品，结构有径向开槽镶嵌式，轴向开槽镶嵌式和螺旋开槽镶嵌式；
5、锯片结块类产品，结构有径向开槽镶嵌式，轴向开槽镶嵌式和径向、轴向综合开槽镶嵌式。
需要特别说明的是，以上几类产品其制造方法根据具体的产品结构，其具体制造细节略有不同，但都属于本发明所保护的范围。
为了更好的说明本发明的优点，采用不同方法制造的Φ51薄壁空心钻头，在同一台钻机上使用，靠钻机自重进给，对280mm厚筋混凝土钻孔，试验结果如下：
| 制作方法 | 加工对象 | 平均切削效率 | 钻孔数量 | 使用情况 |
| 单层涂敷 | 280mm厚钢筋混凝土 | 6分08秒/孔 | 62孔 | 报废 |
| 沟槽镶嵌 | 4分12秒/孔 | 116孔 | 无明显损伤，仍可使用 |
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。
Claims (10)
1.一种超硬材料钎焊工具制造方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、在工具焊接部位上按照有序、间隔排布的规律加工出镶嵌超硬材料的沟槽；
步骤2、把要镶嵌的超硬材料与焊接材料、过渡材料按比例均匀混合，然后，将以上混合好的材料均匀镶嵌到所述沟槽内；
步骤3、在工具焊接部位粘贴保径材料涂敷层；
步骤4、用钎焊手段，通过焊接材料、过渡材料、保径材料将超硬材料与工具焊接部位上加工出的沟槽焊接在一起，即得产品。
2.根据权利要求1所述超硬材料钎焊工具制造方法，其特征在于：在步骤1中，所述沟槽的宽度为所述超硬材料粒径的1.2～2.5倍，所述沟槽的深度为1～10mm，所述沟槽间距为1～3mm；开槽方式有轴向方式、径向方式、轴向径向综合方式和螺旋方式。
3.根据权利要求1所述超硬材料钎焊工具制造方法，其特征在于：在步骤2中，按重量份计算，超硬材料∶焊接材料∶过渡材料为1∶2～4∶8～15；所述超硬材料在沟槽内呈单排或两排、多层、立体均匀排布。
4.根据权利要求1所述超硬材料钎焊工具制造方法，其特征在于：在步骤3中，按重量份计算，将保径材料和焊接材料以1∶10～30的比例均匀混合，然后，将以上混合好的材料用胶调制成糊状或压制成片状，再用专用粘接剂粘贴在工具焊接部位。
5.根据权利要求1或3或4所述超硬材料钎焊工具制造方法，其特征在于：所述焊接材料中含有微量活性元素。
6.根据权利要求5所述超硬材料钎焊工具制造方法，其特征在于：所述活性元素为Cr或Ti或稀土元素。
7.根据权利要求1或3或4所述超硬材料钎焊工具制造方法，其特征在于：所述焊接材料是DHNi-B或DHNi-E。
8.根据权利要求1或3所述超硬材料钎焊工具制造方法，其特征在于：所述过渡材料是Co或Fe。
9.根据权利要求1或4所述超硬材料钎焊工具制造方法，其特征在于：所述保径材料是WC或SiC。
10.根据权利要求4所述超硬材料钎焊工具制造方法，其特征在于：所述胶是树脂胶，所述专用粘接剂是聚乙烯醇。
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