CN111360362B - 钎焊金刚石工具深冷处理方法及钎焊金刚石工具 - Google Patents
钎焊金刚石工具深冷处理方法及钎焊金刚石工具 Download PDFInfo
- Publication number
- CN111360362B CN111360362B CN202010248885.2A CN202010248885A CN111360362B CN 111360362 B CN111360362 B CN 111360362B CN 202010248885 A CN202010248885 A CN 202010248885A CN 111360362 B CN111360362 B CN 111360362B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- treatment
- brazed
- cryogenic
- diamond tool
- diamond
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 70
- 239000010432 diamond Substances 0.000 title claims abstract description 70
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 39
- 238000001816 cooling Methods 0.000 title claims abstract description 21
- 238000005219 brazing Methods 0.000 title description 28
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 19
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 15
- 238000003466 welding Methods 0.000 claims abstract description 14
- 238000005496 tempering Methods 0.000 claims description 14
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims description 4
- 238000004321 preservation Methods 0.000 claims 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 16
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 11
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 11
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 10
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 10
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 9
- 239000006061 abrasive grain Substances 0.000 description 5
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 5
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 description 5
- 239000010953 base metal Substances 0.000 description 4
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 4
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 4
- 230000008859 change Effects 0.000 description 3
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 3
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 235000021050 feed intake Nutrition 0.000 description 2
- -1 ferrous metals Chemical class 0.000 description 2
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000851 Alloy steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001069 Ti alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 238000009776 industrial production Methods 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 229910001092 metal group alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 238000003801 milling Methods 0.000 description 1
- 238000005065 mining Methods 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052755 nonmetal Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 1
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 239000004575 stone Substances 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- 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
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Polishing Bodies And Polishing Tools (AREA)
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
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
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
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
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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010248885.2A CN111360362B (zh) | 2020-04-01 | 2020-04-01 | 钎焊金刚石工具深冷处理方法及钎焊金刚石工具 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010248885.2A CN111360362B (zh) | 2020-04-01 | 2020-04-01 | 钎焊金刚石工具深冷处理方法及钎焊金刚石工具 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN111360362A CN111360362A (zh) | 2020-07-03 |
| CN111360362B true CN111360362B (zh) | 2021-11-16 |
Family
ID=71201141
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202010248885.2A Active CN111360362B (zh) | 2020-04-01 | 2020-04-01 | 钎焊金刚石工具深冷处理方法及钎焊金刚石工具 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN111360362B (zh) |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1597255A (zh) * | 2004-09-08 | 2005-03-23 | 华侨大学 | 一种单层钎焊金刚石工具的制备方法 |
| CN107538098A (zh) * | 2017-10-12 | 2018-01-05 | 中国有色桂林矿产地质研究院有限公司 | 金刚石线激光钎焊装置及方法 |
| CN109152998A (zh) * | 2016-05-17 | 2019-01-04 | 六号元素(英国)有限公司 | 金刚石工具件 |
| CN109590918A (zh) * | 2019-01-09 | 2019-04-09 | 苏州科技大学 | 一种非晶CuNi基活性钎料钎焊金刚石工具的方法 |
| CN109778092A (zh) * | 2019-02-27 | 2019-05-21 | 中国科学院理化技术研究所 | 一种钛合金加工处理方法 |
| CN110129526A (zh) * | 2019-05-29 | 2019-08-16 | 河南四方达超硬材料股份有限公司 | 一种高风压金刚石潜孔钻头钢体的制备方法及使用该钢体的钻头 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107937784B (zh) * | 2017-12-08 | 2020-03-10 | 吉林大学 | 一种金刚石复合材料的深冷处理方法 |
-
2020
- 2020-04-01 CN CN202010248885.2A patent/CN111360362B/zh active Active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1597255A (zh) * | 2004-09-08 | 2005-03-23 | 华侨大学 | 一种单层钎焊金刚石工具的制备方法 |
| CN109152998A (zh) * | 2016-05-17 | 2019-01-04 | 六号元素(英国)有限公司 | 金刚石工具件 |
| CN107538098A (zh) * | 2017-10-12 | 2018-01-05 | 中国有色桂林矿产地质研究院有限公司 | 金刚石线激光钎焊装置及方法 |
| CN109590918A (zh) * | 2019-01-09 | 2019-04-09 | 苏州科技大学 | 一种非晶CuNi基活性钎料钎焊金刚石工具的方法 |
| CN109778092A (zh) * | 2019-02-27 | 2019-05-21 | 中国科学院理化技术研究所 | 一种钛合金加工处理方法 |
| CN110129526A (zh) * | 2019-05-29 | 2019-08-16 | 河南四方达超硬材料股份有限公司 | 一种高风压金刚石潜孔钻头钢体的制备方法及使用该钢体的钻头 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN111360362A (zh) | 2020-07-03 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN103707024B (zh) | 一种高精度纵剪分条刀片的制备方法 | |
| CN1672867A (zh) | 一种在材料形成和成形过程中改善加工表面的设备和方法 | |
| Yang et al. | The grinding of titanium alloys | |
| CN104033189B (zh) | 一种汽轮机叶片的加工工艺 | |
| Pimenov et al. | Review of improvement of machinability and surface integrity in machining on aluminum alloys | |
| CN105598859A (zh) | 一种用于加工压缩机滑片的大气孔cbn砂轮 | |
| CN111360362B (zh) | 钎焊金刚石工具深冷处理方法及钎焊金刚石工具 | |
| CN103056393A (zh) | 一种采用陶瓷刀片的加工方法 | |
| CN101838727B (zh) | 硬质合金刀片基体的热处理方法 | |
| CN110814673A (zh) | 一种硬质合金挤压模具的加工方法 | |
| CN101962738A (zh) | 超细碳化物高合金工具钢刃钢镶接机械刀片 | |
| CN106378510B (zh) | 一种四刃钨钢刀片的银焊加工方法 | |
| CN104325061B (zh) | 一种锻造方扁钢用的镍基合金砧子 | |
| CN101215623B (zh) | 一种提高高锰钢切削加工性能的表面时效处理方法 | |
| Singh et al. | Grindability improvement of composite ceramic with cryogenic coolant | |
| CN105970071B (zh) | 一种弱包镶能力的烧结金刚石铣刀胎体及铣刀与铣刀制法 | |
| CN106077653B (zh) | 一种新型W‑Mo‑Cr合金抛光盘的制备方法 | |
| CN110640216A (zh) | 冷锯圆锯片制造工艺 | |
| CN110936303A (zh) | 一种细粒度超硬磨料工具的电镀-钎焊复合制备方法 | |
| Burrows et al. | Grinding of Inconel 718 and Udimet 720 using superabrasive grinding points mounted on a high speed machining centre | |
| CN108788659A (zh) | 一种高精度纵剪圆盘刀的制造方法 | |
| Li et al. | Innovative technology investigation into cryogenic cooling green grinding using liquid nitrogen jet | |
| Magadum et al. | Cryogenic machining of SS304 steel | |
| Graham et al. | The grinding of tool steels—a comparison between diamond and cubic boron nitride | |
| Zhao et al. | Performance of micro-crystalline ceramic alumina wheels during creep feed grinding nickel-based superalloy |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |