CN111360362B - 钎焊金刚石工具深冷处理方法及钎焊金刚石工具 - Google Patents

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    • B23K3/00—Tools, devices, or special appurtenances for soldering, e.g. brazing, or unsoldering, not specially adapted for particular methods
    • B23K3/08—Auxiliary devices therefor

Abstract

本发明提供的钎焊金刚石工具深冷处理方法，将待钎焊的金刚石磨粒和基体材料进行深冷处理，将经深冷处理后的金刚石磨粒焊接到深冷处理后的基体材料上，将焊接后得到的工具进行第二次深冷处理，本发明提供的钎焊金刚石工具深冷处理方法，通过在金刚石工具钎焊过程中分别增加两次深冷处理，并与传统钎焊工序进行配合实现，通过两次深冷处理工序与传统钎焊工序的有效配合对金刚石颗粒、基体材料以及钎焊后的工具进行微观结构改善、降低残余应力，从而实现钎焊工具使用寿命的提升。

Description

钎焊金刚石工具深冷处理方法及钎焊金刚石工具
技术领域
本发明涉及材料处理工艺技术领域，特别是涉及一种钎焊金刚石工具深冷处理方法及钎焊金刚石工具。
背景技术
钎焊金刚石工具是利用高温钎焊的方法，以钎料为中间介质，利用钎料液相线低于母材固相线的特点，在高温的条件下，钎料熔化，而母材仍为固态，液态钎料在母材表面流动铺展，并与母材以及金刚石磨粒发生化学反应，从而将金刚石磨粒牢固的结合到工具表面。
钎焊金刚石工具相比于热压烧结金刚石工具，具有以下优势：钎料层对金刚石磨粒的把持力更高；金刚石磨粒的出露高度可以通过调节工艺参数控制，并且能够在保证高出露的同时，钎料牢固的把持金刚石颗粒，从而提高磨削时的容屑空间，使金刚石工具更加锋利；钎料合金用量少，更加经济环保。这些优势使得钎焊金刚石工具在脆硬材料加工领域比电镀热压烧结金刚石工具更具有优势，因而在矿山开采、石材加工、航空航天以及公路养护等领域需求越来越大。
金刚石工具作为生产过程中的消耗品，需求量的增加无疑也大幅增加了生产成品，此外，工具的更换过程也影响到生产周期，为此金刚石工具制造企业也在通过各种办法进一步提高金刚石钎焊工具的使用寿命。目前国内外对钎焊金刚石工具的改性主要侧重于焊工艺及钎焊机理方面，通过钎焊工艺、钎料选择、工具结构等方面进行优化来实现工具寿命的提升(如201821413029.2，201520702620，201420390347.7等)。
深冷处理技术是将材料或零部件按照特定的工艺置于一定的低温环境下(一般低于-100℃)，通过材料低温下微观结构的转变来实现性能的提升，其能够显著提高材料的耐磨性、尺寸稳定性以及综合力学性能。其在工量刃具、合金钢、轴承钢等黑色金属，钛合金、铝合金等有色金属甚至非金属方面都表现出优越的改善效果。而且，目前深冷处理广泛采用液氮(-196℃)作为制冷介质，成本低廉、无环境问题、处理过程自动化程度高，因此在材料及装备制造领域得到广泛应用。对于钎焊金刚石工具由于对其深冷处理缺乏相关的理论支持，因此很难考虑到采用深冷处理进行改性。
发明内容
基于此，有必要提供一种钎焊金刚石工具深冷处理方法，以进一步提升金刚石钎焊工具寿命。
为实现上述目的，本发明采用下述技术方案。
本发明提供了一种钎焊金刚石工具深冷处理方法，包括下述步骤：
将待钎焊的金刚石磨粒和基体材料进行深冷处理；
将经深冷处理后的金刚石磨粒焊接到深冷处理后的基体材料上；
将焊接后得到的工具进行第二次深冷处理。
在一些较佳的实施例中，在将待钎焊的金刚石磨粒和基体材料进行深冷处理的步骤中，所述深冷处理的温度为-150～-196℃，保温时间为4～12小时。
在一些较佳的实施例中，在完成将待钎焊的金刚石磨粒和基体材料进行深冷处理的步骤后并进行下一步前，还包括低温回火处理的步骤。
在一些较佳的实施例中，所述低温回火的温度为100～150℃，保温时间为2～4小时，升降温速率控制为1～3℃/min。
在一些较佳的实施例中，在将焊接后得到的工具进行第二次深冷处理的步骤中，所述第二次深冷处理的温度为-150～-196℃，保温时间为4～12小时。
在一些较佳的实施例中，在完成将焊接后得到的工具进行第二次深冷处理的步骤后，还包括低温回火处理的步骤。
在一些较佳的实施例中，所述低温回火的温度为100～150℃，保温时间为2～4小时，升降温速率控制为1～3℃/min。
另外，本发明还提供了一种钎焊金刚石工具，由所述的钎焊金刚石工具深冷处理方法处理得到。
本发明提供的钎焊金刚石工具深冷处理方法，将待钎焊的金刚石磨粒和基体材料进行深冷处理，将经深冷处理后的金刚石磨粒焊接到深冷处理后的基体材料上，将焊接后得到的工具进行第二次深冷处理，本发明提供的钎焊金刚石工具深冷处理方法，通过在金刚石工具钎焊过程中分别增加两次深冷处理，并与传统钎焊工序进行配合实现，通过两次深冷处理工序与传统钎焊工序的有效配合对金刚石颗粒、基体材料以及钎焊后的工具进行微观结构改善、降低残余应力，从而实现钎焊工具使用寿命的提升。
附图说明
图1为本发明实施例提供的钎焊金刚石工具深冷处理方法的步骤流程图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合具体实施例及附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。
请参阅图1，为本发明提供了一种钎焊金刚石工具深冷处理方法的步骤流程图，包括下述步骤：
步骤S110：将待钎焊的金刚石磨粒和基体材料进行深冷处理。
在一些较佳的实施例中，所述深冷处理的温度为-150～-196℃，保温时间为4～12小时。
在一些较佳的实施例中，在完成将待钎焊的金刚石磨粒和基体材料进行深冷处理的步骤后并进行下一步前，还包括低温回火处理的步骤。
在一些较佳的实施例中，所述低温回火的温度为100～150℃，保温时间为2～4小时，升降温速率控制为1～3℃/min。
可以理解，所述深冷处理可以在带有回火功能的程序控制深冷箱中进行。
上述实施例中将待钎焊的金刚石磨粒和基体材料进行深冷处理，可以促进金刚石颗粒和基体材料微观结构的变化以实现性能的提升。
步骤S120：将经深冷处理后的金刚石磨粒焊接到深冷处理后的基体材料上。
可以理解，钎焊根据产品类型不同工艺也各不相同，在该实施例中，采用的焊接工艺为现有技术中采用的焊接工艺。
步骤S130：将焊接后得到的工具进行第二次深冷处理。
在一些较佳的实施例中，所述第二次深冷处理的温度为-150～-196℃，保温时间为4～12小时。
在一些较佳的实施例中，在完成将焊接后得到的工具进行第二次深冷处理的步骤后，还包括低温回火处理的步骤。
在一些较佳的实施例中，所述低温回火的温度为100～150℃，保温时间为2～4小时，升降温速率控制为1～3℃/min。
可以理解，所述深冷处理可以在带有回火功能的程序控制深冷箱中进行。
可以理解，本实施例中，可以根据实际的情况，多次循环所述第二次深冷处理。
本发明上述实施例，将焊接后得到的工具进行第二次深冷处理，通过残余应力释放以及微观结构的变化实现工具寿命提升。
本发明提供的钎焊金刚石工具深冷处理方法，通过在金刚石工具钎焊过程中分别增加两次深冷处理，并与传统钎焊工序进行配合实现，通过两次深冷处理工序与传统钎焊工序的有效配合对金刚石颗粒、基体材料以及钎焊后的工具进行微观结构改善、降低残余应力，从而实现钎焊工具使用寿命的提升。
此外，上述钎焊金刚石工具深冷处理方法过程中，工艺简单，可适用工业化生产。
以下结合具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明：
实施例
例如采用某公司生产的金刚石磨料，分成两部分，一部分做深冷处理，另一部分留存，将经过深冷处理的和未经过深冷处理的金刚石磨料各取两个试样同时进行冲击韧性(TI)、热冲击韧性(TTI)值测试。测试结果如表1所示。从表中可以看出经过深冷处理试样的TI、TTI值均有所提高，TI值提高了2.56％，TTI值提高了4.56％，见表3中试样1、试样2测试数据；此外，经过深冷处理试样的TI、TTI差值也有所降低，TI、TTI差值降低了15.38％。可以看出，金刚石磨料深冷处理后韧性能够得到提升。
表1金刚石样品测试结果
Figure BDA0002434802570000051
第二次深冷处理针对钎焊后的工具，主要通过残余应力释放以及微观结构的变化实现工具寿命提升。最终能够最大程度提高钎焊金刚石工具的寿命。
针对某型号钎焊金刚石磨盘，分成两部分，一部分做深冷处理，另一部分为传统工艺未深冷处理，然后进行寿命检测，磨盘转速：1430rpm，工件进给速度：300mm/min，吃进量：0.1～0.3mm，工作方式：连续等高铲平磨削。测试结果见表2所示。经过深冷处理试样的寿命值均有所提高，一次寿命值提高了22.65％，二次寿命值提高了53.86％，经过深冷处理试样的综合寿命值提高了40.02％，深冷处理后的磨盘比未经过深冷处理的磨盘多磨了6161片。
表2金刚石磨盘样品测试结果
Figure BDA0002434802570000061
此外，针对Φ6平头钎焊金刚石磨棒分，一部分做深冷处理，另一部分为传统工艺未深冷处理，然后进行寿命检测，转速：500rpm，工件进给速度：30mm/min，吃进量：3mm；工作方式：连续等高铣槽磨削。测试结果见表3。经过深冷处理试样的寿命值有大幅度提高，寿命值提高了167.87％，比未经过深冷处理的磨棒多铣了930mm，是未经过深冷处理的磨棒的2.68倍。
表3金刚石磨棒样品测试结果
Figure BDA0002434802570000062
通过以上结果可以看出，本发明处理后的钎焊金刚石工具使用寿命对比传统工艺得到显著的提升。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (6)

1.一种钎焊金刚石工具深冷处理方法，其特征在于，包括下述步骤：
将待钎焊的金刚石磨粒和基体材料进行深冷处理，所述深冷处理的温度为-150～-196℃，保温时间为4～12小时；
将经深冷处理后的金刚石磨粒焊接到深冷处理后的基体材料上；
将焊接后得到的工具进行第二次深冷处理，所述第二次深冷处理的温度为-150～-196℃，保温时间为4～12小时。
2.根据权利要求1所述的钎焊金刚石工具深冷处理方法，其特征在于，在完成将待钎焊的金刚石磨粒和基体材料进行深冷处理的步骤后并进行下一步前，还包括低温回火处理的步骤。
3.根据权利要求2所述的钎焊金刚石工具深冷处理方法，其特征在于，所述低温回火的温度为100～150℃，保温时间为2～4小时，升降温速率控制为1～3℃/min。
4.根据权利要求1所述的钎焊金刚石工具深冷处理方法，其特征在于，在完成将焊接后得到的工具进行第二次深冷处理的步骤后，还包括低温回火处理的步骤。
5.根据权利要求4所述的钎焊金刚石工具深冷处理方法，其特征在于，所述低温回火的温度为100～150℃，保温时间为2～4小时，升降温速率控制为1～3℃/min。
6.一种钎焊金刚石工具，其特征在于，由权利要求1-5任一项所述的钎焊金刚石工具深冷处理方法处理得到。
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