CN111203604A - 一种cvd金刚石微铣刀的钎焊方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种CVD金刚石微铣刀的钎焊方法，其步骤包括：首先制备硬质合金刀柄；对硬质合金刀柄和CVD金刚石刀片进行超声清洗；在焊接处表面涂敷助焊剂；装配CVD金刚石微细刀具；在空气中低温钎焊CVD金刚石微细刀具。本发明降低了焊接CVD金刚石微细刀具时金刚石刀片的热损伤程度，实现了CVD金刚石刀片和硬质合金刀柄的快速焊接，也实现了在空气中利用超高频感应钎焊机焊接CVD金刚石微细刀具，同时保证了焊接强度和精度；此外此方法操作简单，效率高，大大降低了CVD金刚石微细刀具的焊接成本。

Description

一种CVD金刚石微铣刀的钎焊方法
技术领域：
本发明涉及焊接领域，具体的说，涉及了一种CVD金刚石微铣刀的钎焊方法。
背景技术：
随着航空航天、国防科技、生物医药、电子、移动通信等领域发展，人们对各种微小型化产品的功能、结构复杂程度、可靠性等要求也越来越高。微细切削加工技术是连接宏观领域和微纳领域的功能性部件的桥梁，而微细铣削加工的刀具技术是保证微细铣削质量和效率的关键。超硬微细铣刀是实现高精密微细铣削必不可少的工具，其制作技术是微细铣削的难点之一。商业用的微细铣刀多为硬质合金刀头，其切削效果和刀具耐磨性远不如金刚石等超硬微细铣刀性，其中CVD金刚石比PCD金刚石更耐磨，高质量CVD金刚石的性能与天然金刚石相同或相近，能解决传统PCD微细铣刀的使用寿命短和稳定性差的问题，因此CVD金刚石刀具在高质量超硬微细铣刀领域有非常广阔的前景。其中CVD金刚石刀片与硬质合金刀柄的焊接是CVD微细铣刀制造过程中的重要环节，高频感应焊接技术凭借加热迅速精确等优势在刀具焊接中有着广泛的应用，但是目前CVD金刚石刀具的焊接还存在着需要解决问题：相对于由金刚石粉末与金属结合剂烧结而成的PCD金刚石刀片来说，CVD金刚石刀片则不含任何金属成分，那么对于广泛适用于PCD金刚石刀具的高频感应钎焊工艺来说，由于CVD金刚石刀片不能感应加热，造成了很大的限制，以往加热CVD刀片时，要么制作腔体，要么需要将CVD刀片表面金属化处理，这两者无疑都增加成本而且操作繁琐；焊接过程中的焊接温度过高容易使金刚石表面发生石墨化、裂纹等热损伤，严重影响刀具的焊接强度和使用寿命；CVD刀具的焊接和CVD磨具焊接不同，需要更为精准的定位；同时CVD微细铣刀的刀刃直径在1mm以下，刀刃部分的焊接面积在1mm2以下，这样对高频感应焊接的焊料方面有了更高要求。所以对CVD刀具的高频感应焊接工艺的研究有着重要意义。
发明内容：
针对现有技术的上述问题，本发明的主要目的在于提供一种CVD金刚石微铣刀的钎焊方法，该方法显著提高了焊接效率、焊接精度，同时大大降低了焊接成本。
为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种CVD金刚石微铣刀的钎焊方法，其步骤包括：
步骤一：利用电火花线切割的加工方法制作出硬质合金刀柄并进行机械抛光；
步骤二：使用超声波清洗机在无水乙醇中对硬质合金刀柄和CVD金刚石刀片进行清洗，去除工件上的杂物并晾干；
步骤三：用毛刷在CVD刀片和硬质合金刀柄接触区域涂敷助焊剂；
步骤四：装配金刚石微细刀具；
步骤五：在空气中利用超高频感应钎焊机对装备好CVD金刚石微细刀具的刀头部位进行加热，同时利用控温装置进行控温，当温度到达，在焊接处添加银焊丝，之后停止加热在空气中冷却，即得到CVD金刚石微细刀具。
基于上述钎焊方法，所述的硬质合金材质为钨钢，加工的硬质合金刀柄槽深应不小于刀片超度的三分之一，槽底部直径应与对应刀片宽度相同，槽宽应与刀片厚度相同。
基于上述钎焊方法，所述的CVD金刚石刀片两面应进行机械抛光处理。
基于上述钎焊方法，步骤二中所述的超声清洗时间为2-4min。
基于上述钎焊方法，步骤三中所述的毛刷为尼龙毛刷或PP刷丝毛刷。
基于上述钎焊方法，步骤三中所述的助焊剂为粉末状银钎焊溶剂，熔点约为450℃。
基于上述钎焊方法，步骤四中所述的装配即为把刀片插入槽中保证刀片底部与槽底部吻合。
基于上述钎焊方法，步骤五中所述的超高频感应钎焊机功率为6Kw,线圈匝数为一圈。
基于上述钎焊方法，步骤五中所述的控温装置为红外线控温仪，控制温度为700度左右。
基于上述钎焊方法，步骤五中所述的银焊丝为含Mn、Ni的银基钎料，含银量为49%，焊丝直径为0.8mm，熔点为625-705℃。
本发明对现有技术具有突出的实质性特点和显著的进步，具体的说，通过改进刀柄结构，利用刀柄传热，使CVD金刚石刀片温度达到所需要的焊接温度，达到了和感应钎焊PCD刀具同样的效果，同时相对于通过制作腔体或者CVD金刚石刀片表面金属化处理的方法，效率更高，操作更简单，成本更低；区别于其他刀片的定位装置，通过改进刀柄，利用自身结构去定位，精度更高，操作更简单；通过在超高频感应钎焊机上添加控温装置能有效地控制焊接温度在金刚石刀片的石墨化范围内，从而避免金刚石表面发生石墨化、裂纹等热损伤，而且感应升温很快，进而实现在空气中的快速低温焊接；CVD微细铣刀的刀刃直径在1mm以下，刀刃部分的焊接面积在1mm2以下，相对于常规使用的粉末状焊料要求更高且难以把控，本方法采用细银丝状钎料接触融化渗进刀柄与刀片接触的缝隙处，使焊料接触更充分。
本发明提供了一种CVD金刚石微铣刀的钎焊方法。所述方法操作简单，显著提高了焊接效率、焊接精度，同时大大降低了焊接成本。
附图说明：
图1为本发明所涉及的CVD金刚石刀具装配图；
图中，1 -CVD金刚石刀片，2 -硬质合金刀柄。
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。
本实施例提供一种CVD金刚石微铣刀的钎焊方法，其步骤包括：
步骤一：利用电火花线切割的加工方法制作出硬质合金刀柄并进行机械抛光；
步骤二：使用超声波清洗机在无水乙醇中对硬质合金刀柄和CVD金刚石刀片进行清洗，去除工件上的杂物并晾干；
步骤三：用毛刷在CVD金刚石刀片和硬质合金刀柄接触区域涂敷助焊剂；
步骤四：装配CVD金刚石微细刀具；
步骤五：在空气中利用超高频感应钎焊机对装配好的CVD金刚石微细刀具刀头部位进行加热，同时利用控温装置进行控温，当温度到达，在焊接处添加银焊丝，之后停止加热，在空气中冷却，即得到CVD金刚石微细刀具。
其中，所述的硬质合金材质为钨钢，步骤二中加工的硬质合金刀柄槽深为刀片长度的二分之一为2mm，槽底部直径与对应刀片宽度相同为4mm，槽宽与刀片厚度相同为0.4mm。
其中，所述的CVD金刚石刀片两面进行机械抛光处理。
上述步骤二中所述的超声清洗时间为3min。
其中步骤三中所述的毛刷为尼龙毛刷。
上述步骤三中所述的助焊剂为粉末状QJ102银钎焊溶剂，熔点约为450℃。
上述步骤四中所述的装配即为把刀片插入槽中保证刀片底部与槽底部吻合。
其中步骤五中所述的超高频感应钎焊机功率为6Kw，线圈匝数为一圈。
上述步骤五中所述的控温装置为红外线控温仪，控制焊接温度为700度。
上述步骤五中所述的银焊丝为国标G BBAg49CuZnMnNi银焊条，含银量为49%，焊丝直径为0.8mm，熔点为625-705℃。
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；对于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 (9)

1.一种CVD金刚石微铣刀的钎焊方法，其特征在于，它包括以下步骤：
步骤一：利用电火花线切割的加工方法制作出硬质合金刀柄并进行机械抛光；
步骤二：使用超声波清洗机在无水乙醇中对硬质合金刀柄和CVD金刚石刀片进行清洗，去除工件上的杂物并晾干；
步骤三：在CVD刀片和硬质合金刀柄接触区域涂敷助焊剂；
步骤四：装配金刚石微细刀具；
步骤五：在空气中利用超高频感应钎焊机对装备好CVD金刚石微细刀具刀头部位进行加热，当温度到达设定温度时，在焊接处添加银焊丝，之后停止加热在空气中冷却，即得到CVD金刚石微细刀具。
2.根据权利要求1中所述的一种CVD金刚石微铣刀的钎焊方法，其特征在于：步骤一中所述的硬质合金材质为钨钢，在所述刀柄上加工出刀柄槽，所述刀柄槽深不小于刀片长度的三分之一，槽底部直径与对应刀片宽度相同，槽宽与刀片厚度相同。
3.根据权利要求1中所述的一种CVD金刚石微铣刀的钎焊方法，其特征在于：所述的CVD金刚石刀片两面进行机械抛光处理。
4.根据权利要求1中所述的一种CVD金刚石微铣刀的钎焊方法，其特征在于：所述步骤二中所述的超声清洗时间为2-4min。
5.根据权利要求1中所述的一种CVD金刚石微铣刀的钎焊方法，其特征在于：步骤三中，采用尼龙毛刷或PP刷丝毛刷在CVD刀片和硬质合金刀柄接触区域涂敷助焊剂。
6.根据权利要求1中所述的一种CVD金刚石微铣刀的钎焊方法，其特征在于：步骤三中所述的助焊剂为粉末状银钎焊溶剂。
7.根据权利要求1中所述的一种CVD金刚石微铣刀的钎焊方法，其特征在于：步骤四中所述的装配为把刀片插入槽中保证刀片底部与槽底部吻合。
8.根据权利要求1中所述的一种CVD金刚石微铣刀的钎焊方法，其特征在于：步骤五中，采用红外线控温仪对刀具刀头部位的加热温度进行数据采集，控制温度为700度。
9.根据权利要求1中所述的一种CVD金刚石微铣刀的钎焊方法，其特征在于：步骤五中所述的银焊丝为含Mn、Ni的银基钎料，含银量为49%，焊丝直径为0.8mm，熔点为625-705℃。
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