CN109530896B - 一种通过阻焊法制作超硬磨料工具的新方法 - Google Patents

一种通过阻焊法制作超硬磨料工具的新方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种通过阻焊法制作超硬磨料工具的新方法。其中基体为45钢，钎料为300/400目的NiCrBSi合金粉(5～9wt％Cr、2wt％B、3wt％Si、余为Ni)或CuSnTi合金粉(16～18wt％Sn、10wt％Ti、余为Cu)，磨料为20/30目的金刚石或20/30目的CBN，对基体和钎料预处理后，先将预焊接的磨料放置到基体钻孔内，再利用阻焊机将磨料逐个阻焊到基体上。本发明工艺制作的超硬磨料工具基体几乎无热影响区，磨料无热损伤，磨料固定效果好，钎料对磨料的把持强度高，工具使用寿命长，且可用于异形工具的制作，应用范围广。

Description

一种通过阻焊法制作超硬磨料工具的新方法
技术领域
本发明涉及一种通过阻焊法制作超硬磨料工具的新方法，所制作的超硬磨料工具用于对陶瓷材料、天然石材、玻璃、各类金属等高硬脆材料的磨削加工。
背景技术
在20世纪90年代初期，人们开始将钎焊用于超硬磨料工具的制作。钎焊超硬磨料工具可以使钎料与基体和磨料在高温下发生化学冶金结合，克服了传统电镀和烧结超硬磨料工具在实际的加工应用中存在镀层易脱落、磨粒出露度低、磨料热损伤等诸多问题，有效地提升了加工质量和加工效率，使超硬磨料工具在高硬脆材料的加工中展现出高的加工质量和加工效率，明显提高了高硬脆材料加工业的加工能力和总体水平。
但现有的高温钎焊工艺，如炉中焊和高频感应焊，都存在各自的局限性。炉中焊对基体材料产生较大的热影响，严重影响基体材料的力学性能，而且此方法对制作大尺寸的超硬磨料工具无能为力。高频感应焊由于感应电流在工件表面存在尖角效应，会使异形工具的表面受热不均匀，影响超硬磨料工具的加工性能和使用寿命，无法用于异形工具的制作。
针对高温钎焊工艺存在的问题，人们又将定能量微域焊的电弧冷焊、激光焊和电子束焊用于超硬磨料工具的制作。电弧冷焊、激光焊和电子束焊在超硬磨料工具制作中，对超硬磨料的热损伤小且对基体材料不产生热影响区，克服了高温钎焊工艺存在的问题，但无法解决高能量束直接与超硬磨料接触使超硬磨料产生热损伤的问题。由于这三种焊接工艺属于无压力型施焊工艺，在焊接过程中必然会出现熔池剧烈运动或飞溅，使磨粒极难固定，严重影响了超硬磨料工具的加工性能和加工效率，其应用具有一定的局限性。
发明内容
本发明的目的是提供一种通过阻焊法制作超硬磨料工具的新方法。这种方法克服了磨料在冷焊过程中出现热损伤和跳动的问题，具有磨料固定效果好、操作简便、环保、成本低、工具加工质量好、加工效率高和磨料不易脱落等优点，应用范围广。
本发明所采取的技术方案是，一种通过阻焊法制作超硬磨料工具的新方法，包括下列步骤：
(1)选用45钢基体，用金相砂纸打磨，去除其表面氧化皮，在基体表面均匀钻孔，并用丙酮清洗；
(2)选用钎料和磨料，钎料为300/400目的NiCrBSi合金粉或CuSnTi合金粉，磨料为20/30目的金刚石或20/30目的CBN，将钎料和磨料分别放入丙酮中进行超声波清洗；所述NiCrBSi合金粉的组分为5～9wt％Cr、2wt％B、3wt％Si、余为Ni，所述CuSnTi合金粉的组分为16～18wt％Sn、10wt％Ti、余为Cu；
(3)完成磨料的预焊接工艺，预焊接后将磨料取出；
(4)将完成预焊接的磨料准确安放至基体的钻孔内，并使其拥有恰当的出露高度；
(5)设定阻焊机参数，脉冲电流为0.8～1.2kA，脉冲时间为30～50ms；
(6)控制阻焊机的压力，将阻焊机的压力设定为0.4～0.6MPa；
(7)将基体置于阻焊机的两电极之间，并准确将电极置于待阻焊磨料之上，按动焊接开关，对磨料进行阻焊；
(8)移动或转动基体至新的待阻焊处，重复步骤(4)和步骤(7)，完成超硬磨料工具的制作。
所述在基体表面均匀钻孔，具体是在基体表面均匀钻出Ф1.5mm和深度1mm的小孔，确保磨料放入后与基体保持良好的接触，并使磨料具有一定的出露高度。
所述磨料的预焊接工艺，具体是先在陶瓷上钻出Ф1mm和深度1mm的诸多小孔，每个小孔充填粉状钎料和金刚石或CBN颗粒，加热至950～1050℃并保温60～120秒，取出预焊接颗粒。
本发明通过阻焊法制作超硬磨料工具的新方法的优点为：
(1)本发明工艺所需阻焊设备轻巧，体积小，便于移动，操作简单，不需冷却水，只要接入电源即可实施；
(2)利用本发明工艺制作的超硬磨料工具，周边磨料不受热影响，无石墨化热损伤，且可用于异形工具的加工；
(3)利用本发明工艺制作的超硬磨料工具，钎料对磨料的把持强度高，磨料的脱落率低，且基体几乎不存在热影响区；
(4)利用本发明工艺制作的超硬磨料工具，能有效提高工具的使用效能和延长工具的使用寿命。
具体实施方式
结合给出的实施例，对本发明加以具体说明：
实施例1：用Ni基钎料阻焊制作金刚石砂轮。
包括下列步骤：
(1)选用端面外径为200mm、内径35mm、高10mm的45钢作为基体，用金相砂纸打磨，去除其表面氧化皮，并在砂轮端面均匀钻孔，并用丙酮清洗；
(2)选用钎料和磨料，钎料为300/400目的NiCrBSi合金粉或，磨料为20/30目的金刚石或20/30目的CBN，将钎料和磨料分别放入丙酮中进行超声波清洗；NiCrBSi合金粉的组分为5～9wt％Cr、2wt％B、3wt％Si、余为Ni；
(3)完成磨料的预焊接工艺，预焊接后将磨料取出；
(4)将完成预焊接的磨料准确安放至基体的钻孔内，并使其拥有恰当的出露高度；
(5)设定阻焊机参数，脉冲电流为0.8kA，脉冲时间为30ms；
(6)控制阻焊机的压力，将阻焊机的压力设定为0.4MPa；
(7)将基体置于阻焊机的两电极之间，并准确将电极置于待阻焊磨料之上，按动焊接开关，对磨料进行阻焊；
(8)移动或转动基体至新的待阻焊处，重复步骤(4)和步骤(7)，完成金刚石砂轮的的制作。
在砂轮端面均匀钻孔，具体是在砂轮端面均匀钻出Ф1.5mm和深度1mm的小孔，确保磨料放入后与基体保持良好的接触，并使磨料具有一定的出露高度。
磨料的预焊接工艺，具体是先在陶瓷上钻出Ф1mm和深度1mm的诸多小孔，每个小孔充填粉状Ni基钎料和金刚石颗粒，加热至1050℃并保温100秒，取出预焊接金刚石颗粒。
实施例2：用Cu基钎料阻焊金刚石磨头。
包括下列步骤：
(1)选用直径8mm、长10mm的45钢作为基体，并将其一端加工成半圆状，用金相砂纸打磨，去除其表面氧化皮，在基体圆端表面均匀钻孔，并用丙酮清洗；
(2)选用钎料和磨料，钎料为300/400目的CuSnTi合金粉，磨料为20/30目的金刚石或20/30目的CBN，将钎料和磨料分别放入丙酮中进行超声波清洗；CuSnTi合金粉的组分为16～18wt％Sn、10wt％Ti、余为Cu；
(3)完成磨料的预焊接工艺，预焊接后将磨料取出；
(4)将完成预焊接的磨料准确安放至基体的钻孔内，并使其拥有恰当的出露高度；
(5)设定阻焊机参数，脉冲电流为0.8kA，脉冲时间为40ms；
(6)控制阻焊机的压力，将阻焊机的压力设定为0.5MPa；
(7)将基体置于阻焊机的两电极之间，并准确将电极置于待阻焊磨料之上，按动焊接开关，对磨料进行阻焊；
(8)移动或转动基体至新的待阻焊处，重复步骤(4)和步骤(7)，完成金刚石磨头的制作。
在基体圆端表面均匀钻孔，具体是在基体圆端表面均匀钻出Ф1.5mm和深度1mm的小孔，确保磨料放入后与基体保持良好的接触，并使磨料具有较高的出露高度。
磨料的预焊接工艺，具体是先在陶瓷上钻出Ф1mm和深度1mm的诸多小孔，每个小孔充填Cu基粉状钎料和金刚石，加热至950℃并保温150秒，取出预焊接金刚石颗粒。
实施例3：用Ni基钎料阻焊CBN磨头。
包括下列步骤：
(1)选用直径8mm、长10mm的45钢作为基体，并将其一端加工成半圆状，用金相砂纸打磨，去除其表面氧化皮，在基体圆端表面均匀钻孔，并用丙酮清洗；
(2)选用钎料和磨料，钎料为300/400目的NiCrBSi合金粉，磨料为20/30目的CBN，将钎料和磨料分别放入丙酮中进行超声波清洗，NiCrBSi合金粉的组分为5～9wt％Cr、2wt％B、3wt％Si、余为Ni；
(3)完成磨料的预焊接工艺，预焊接后将磨料取出；
(4)将完成预焊接的磨料准确安放至基体的钻孔内，并使其拥有良好的出露高度；
(5)设定阻焊机参数，脉冲电流为1.2kA，脉冲时间为40ms；
(6)控制阻焊机的压力，将阻焊机的压力设定为0.4MPa；
(7)将基体置于阻焊机的两电极之间，并准确将电极置于待阻焊磨料之上，按动焊接开关，对磨料进行阻焊；
(8)移动或转动基体至新的待阻焊处，重复步骤(4)和步骤(7)，完成CBN磨头的制作。
在基体圆端表面均匀钻孔，具体是在基体圆端表面均匀钻出Ф1.5mm和深度1mm的小孔，确保磨料放入后与基体保持良好的接触，并使磨料具有较高的出露高度。
磨料的预焊接工艺，具体是先在陶瓷上钻出Ф1mm和深度1mm的诸多小孔，每个小孔充填Ni基粉状钎料和CBN颗粒，加热至1050℃并保温120秒，取出预焊接CBN颗粒。
实施例4：用Cu基钎料阻焊CBN砂轮。
包括下列步骤：
(1)选用端面外径为200mm、内径35mm、高10mm的45钢作为基体，用金相砂纸打磨，去除其表面氧化皮，并在砂轮端面均匀钻孔，并用丙酮清洗；
(2)选用钎料和磨料，钎料为300/400目的CuSnTi合金粉，磨料为20/30目的CBN，将钎料和磨料分别放入丙酮中进行超声波清洗，CuSnTi合金粉的组分为16～18wt％Sn、10wt％Ti、余为Cu；
(3)完成磨料的预焊接工艺，预焊接后将磨料取出；
(4)将完成预焊接的磨料准确安放至基体的钻孔内，并使其拥有良好的出露高度；
(5)设定阻焊机参数，脉冲电流为1kA，脉冲时间为40ms；
(6)控制阻焊机的压力，将阻焊机的压力设定为0.5MPa；
(7)将基体置于阻焊机的两电极之间，并准确将电极置于待阻焊磨料之上，按动焊接开关，对磨料进行阻焊；
(8)移动或转动基体至新的待阻焊处，重复步骤(4)和步骤(7)，完成CBN砂轮的制作。
在砂轮端面均匀钻孔，具体是在砂轮端面均匀钻出Ф1.5mm和深度1mm的小孔，确保磨料放入后与基体保持良好的接触，并使磨料具有较高的出露高度。
磨料的预焊接工艺，具体是先在陶瓷上钻出Ф1mm和深度1mm的诸多小孔，每个小孔充填Cu基粉状钎料和CBN颗粒，加热至950℃并保温120秒，取出预焊接CBN颗粒。
以上所述，仅是对本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明做其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是，凡是未脱离本发明方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种通过阻焊法制作超硬磨料工具的新方法，其特征在于：
包括下列步骤：
(1)选用45钢基体，用金相砂纸打磨，去除其表面氧化皮，在基体表面均匀钻孔，并用丙酮清洗；
(2)选用钎料和磨料，钎料为300/400目的NiCrBSi合金粉或CuSnTi合金粉，磨料为20/30目的金刚石或20/30目的CBN，将钎料和磨料分别放入丙酮中进行超声波清洗；所述NiCrBSi合金粉的组分为5～9wt％Cr、2wt％B、3wt％Si、余为Ni，所述CuSnTi合金粉的组分为16～18wt％Sn、10wt％Ti、余为Cu；
(3)完成磨料的预焊接工艺，预焊接后将磨料取出；
(4)将完成预焊接的磨料准确安放至基体的钻孔内，并使其拥有恰当的出露高度；
(5)设定阻焊机参数，脉冲电流为0.8～1.2kA，脉冲时间为30～50ms；
(6)控制阻焊机的压力，将阻焊机的压力设定为0.4～0.6MPa；
(7)将基体置于阻焊机的两电极之间，并准确将电极置于待阻焊磨料之上，按动焊接开关，对磨料进行阻焊；
(8)移动或转动基体至新的待阻焊处，重复步骤(4)和步骤(7)，完成超硬磨料工具的制作；
所述在基体表面均匀钻孔，具体是在基体表面均匀钻出Ф1.5mm和深度1mm的小孔，确保磨料放入后与基体保持良好的接触，并使磨料具有一定的出露高度；
所述磨料的预焊接工艺，具体是先在陶瓷上钻出Ф1mm和深度1mm的诸多小孔，每个小孔充填粉状钎料和金刚石或CBN颗粒，加热至950～1050℃并保温60～120秒，取出预焊接颗粒。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN113305362B (zh) * 2021-06-15 2024-04-02 青岛科技大学 一种通过超声波修复精密加工用烧结金刚石工具的方法
CN115533103A (zh) * 2022-10-13 2022-12-30 青岛科技大学 一种钢筋混凝土切割用超硬材料烧结体制造的新方法

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AT503402B1 (de) * 2006-04-10 2008-02-15 Pro Aqua Diamantelektroden Pro Verfahren zur herstellung einer diamantelektrode und diamantelektrode
CN101591812B (zh) * 2009-06-02 2011-04-27 武汉万邦激光金刚石工具有限公司 钎焊金刚石聚晶体的制作工艺及其所用模具
CN102029466A (zh) * 2009-09-27 2011-04-27 西安金和光学科技有限公司 一种金刚石磨粒的焊接方法
CN102059423B (zh) * 2010-11-30 2012-11-21 中原工学院 一种具有自润滑功能金刚石工具的制作方法
CN106735778A (zh) * 2016-12-14 2017-05-31 青岛科技大学 一种通过电弧冷焊法制作钎焊超硬磨料工具的新方法
CN108972387B (zh) * 2018-06-26 2020-09-08 苏州科技大学 一种感应钎焊单层金刚石砂轮的制备方法

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