CN112247863A - 一种钎焊金刚石磨轮的再制造工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种所钎焊金刚石磨轮的再制造工艺，包括如下步骤：首先将被使用过的钎焊金刚石磨轮清理干净，如被使用过的钎焊金刚石磨轮被磨损的工作面相比其它工作面有高度差异，则利用特定粒径的球形焊料颗粒和金刚石颗粒的混合体填平高度差，使所有工作面的工作高度基本等高，误差不超过±0.2mm；之后在工作面的表面涂粘结剂，再布洒金刚石磨料与焊料，再经真空钎焊，即完成所述钎焊金刚石磨轮的再制造工艺。所述再制造工艺简单，所采用的合金焊料为成熟商用材料，不需要复杂的设备与工具，制备稳定，速度快，制备成本较低；该工艺可有效提高生产效率；通过此工艺磨轮基体可重复回收利用，大大降低了生产成本，极大地提高了产品的性价比与竞争力。

Description

一种钎焊金刚石磨轮的再制造工艺

技术领域

本发明属于超硬磨料工具制造领域，具体涉及一种应用于铸件材料打磨的钎焊金刚石磨轮的再制造工艺。

背景技术

钎焊金刚石磨轮为回转型轮状结构，主要利用外圆表面的金刚石磨粒对材料进行加工去除，可以有效应用于打磨铸件材料表面毛刺、飞边以及冒口等形貌，并且在石材加工领域可对大理石、花岗岩等硬脆材料进行仿形磨削、磨边等加工。

钎焊金刚石磨轮是利用含有能与金刚石发生化学冶金反应的活性焊料，在高温环境中将金刚石与钢基体焊接制备而成。磨轮一般是外圆面需要布金刚石磨料，利用外圆的金刚石对材料进行加工。由于钎焊金刚石磨轮磨粒出露高，金刚石把持牢固，因此在加工各种铸件时使用寿命远长于树脂砂轮片和电镀金刚石磨轮。

但由于铸件形状结构多变，打磨去除量不一，磨轮表面金刚石的磨损有可能不一致，局部地区有可能出现过度磨损情况。当磨轮出现过早失效或正常失效时，磨轮寿命结果。对于电镀金刚石磨轮来说，可以采取退镀然后再复镀的方式可以对基体重新利用。而钎焊金刚石磨轮由于金刚石颗粒焊料牢固，难以采用有效的方式对表面的金刚石磨料进行剥离。

由于钎焊金刚石磨轮用后表面地貌复杂，且难以剥离残留的钎焊金刚石层，有效均匀地重新排布一层新磨料并钎焊牢固具有一定难度，磨损后的磨轮表面再复焊制备时，金刚石在表面分布的等高性也较难控制，进而会影响后续打磨效率等。此外，由于磨轮用后表面金刚石与焊料状态多样且不一定均匀，重新排布金刚石与焊料时，焊料与金刚石的用量难以控制到理想状态，即焊料不能过少，过少的话表面金刚石容易把持不牢，寿命不理想，焊料过多，焊料容易流淌堆积，金刚石部分区域难以出露。目前尚未看到相关钎焊金刚石磨轮进行再制造的相关介绍与文献。

发明内容

本发明针对钎焊金刚石磨轮使用后无法重复利用，导致磨轮制备成本高的情况，提出一种钎焊金刚石磨轮的再制造工艺。

由于磨轮表面金刚石颗粒磨损，但根部被牢固钎焊，此时的磨轮完全可以看作是一个新的表面形貌复杂的基体，通过本发明工艺，对使用后的磨轮进行重新布洒金刚石与焊料，制备新型金刚石磨轮。达到节约制造成本，提高磨轮整体应用寿命，降低综合成本的目的。此外通过本发明制备的新型钎焊金刚石磨轮，金刚石磨粒出露更高，排屑空间更大，具有一定的持续磨削的功能。

磨轮在铸件清理打磨过程中虽然工况多变，但基本都是将工件需要打磨处进行磨削，即对工件施加一定的压力，将打磨部位紧靠于磨轮的金刚石磨料表面，通过磨轮的高速转动，将要去除部分磨削去除。

通过对经使用的磨轮进行统计分析后发现，磨轮主要是三种磨损形貌，一种是整体磨损磨平，即磨轮的三部分表面均达到了一定的磨损。金刚石磨平或者断裂，无法继续使用。用后磨轮金刚石的平均高度为原磨粒高度30%以内。

第二种情况是三部分表面中，只有一种或者两种结构表面发生了磨损，其余部分磨损较小或者基本无磨损。

第三种情况是磨轮整体表面磨损较小，金刚石仅部分磨平或者磨钝。用后磨轮金刚石的平均高度为原磨料高度的60%以上。

磨轮表面整体金刚石磨损后粒径在30%~60%之间的情况较少，不作通用性考虑。

上述三种情况下，磨轮失效不能使用，但其本身是可以继续作为新磨轮的“基体”的。但其表面的金刚石与焊料层会影响金刚石钎焊工艺的设计。传统情况下，带有金刚石与焊料的磨轮无法继续使用，也难以像电镀金刚石磨轮那样将焊料层与金刚石进行退镀。

由于磨轮基体加工成本高，对其再利用具有较高的经济价值。此外，剩余的金刚石与焊料，经过处理后，可认为不影响新型磨轮的制备，反而可以起到一定的排屑、散热作用。

本发明通过分析上述磨轮的磨损情况，提供一种所钎焊金刚石磨轮的再制造工艺，包括如下步骤：

首先将被使用过的钎焊金刚石磨轮清理干净，如被使用过的钎焊金刚石磨轮被磨损的工作面相比其它工作面有工作面高度差异，则利用特定粒径的球形焊料颗粒与金刚石混合体填平高度差，使所有工作面的工作高度基本等高，误差不超过±0.2mm；之后在工作面的表面涂粘结剂，再布洒金刚石磨料与焊料，再经高温钎焊，即完成所述钎焊金刚石磨轮的再制造工艺。

所述填平高度差的填平方法为：首先刷涂粘结剂，成分为油性压敏胶；布洒合金焊料与金刚石的混合体，所述混合体中合金焊料颗粒和金刚石颗粒的粒度一致，其平均粒度大小与磨损处与其它工作面高度差一致。

所述的混合体中，金刚石与焊料的体积比为1：1.5~1：2.5

所述粘结剂选用丙烯酸脂类压敏胶粘结剂，与丙酮按体积比1：2~1：4配混。

所述粘结剂层的厚度达到0.04~0.1mm之间即可。

所述金刚石磨料的粒径范围为20目~120目。

所述镍基合金焊料的粒度范围为：20目~150目

所述的真空钎焊温度为1020度~1035度，保温时间8~35分钟。

所述金刚石磨料与焊料的布撒工艺：金刚石布洒后，再布洒与金刚石粒度匹配的镍基合金焊料，镍基合金焊料选用BNi2牌号。

由于金刚石磨粒布洒后，整体表面形貌存在一定的高底不平状态，此时为了达到良好钎焊效果，需要使用不同粒度的镍基合金焊料进行填充，顺序是先进行较大颗粒的焊料合金填补，之后布撒细颗粒的焊料合金；

所述较大颗粒的焊料合金的粒径范围为金刚石颗粒粒径的0.7-1.4倍；所述细颗粒的焊料合金的粒径范围为金刚石颗粒粒径的0.3~0.8倍。

使用过的钎焊金刚石磨轮的清理方法为先喷砂后去除表面粉尘。

所述喷砂是指对磨轮表面进行深度喷砂。喷砂的作用是将磨轮表面的锈迹、污渍、粘附在磨轮表面的磨屑或杂质进行去除，使金刚石与焊料层表面进行清洁。由于钎焊金刚石磨轮，金刚石可有效地与合金焊料发生化学冶金反应，但磨屑或其它杂质会影响合金焊料与新金刚石或磨轮表面残余的金刚石发生化学冶金反应，因此表面必须去除干净，才能有效地实施布料工艺。

所述表面去除粉尘是指使用丙酮或者酒精等对磨轮表面进行刷涂，去除表面粉尘与杂质，使磨轮洁净表面裸露。

所述布撒金刚石磨料与焊料的工艺过程中，基于磨轮补平后的表面状态布撒特定粒径范围的金刚石磨料与焊料，可进一步提升金刚石磨轮的磨削性能。

由于磨轮磨损状态不同，布撒金刚石磨料与焊料分两种状态进行布撒工艺设计：

第一种状态的工艺设计：当磨轮表面金刚石与焊料整体磨损时，金刚石粒度选用与原磨轮一致粒度，整体布洒，制备时将磨轮看作新的基体即可，由于磨轮多用于铸件表面打磨，磨轮的外径非精度要求尺寸，因此，磨轮基体相对于新基体外径扩大0.5~1.0mm对产品制备无影响。

由于磨轮表面存在金刚石与焊料残余，金刚石在表面的排布存在一定的高底性。因此分以下二种情况：

第一种情况的工艺：当金刚石磨损较大，平均出露高度不高于30%时：此时的布撒的合金焊料粒径为金刚石粒径的0.8倍~1.2倍左右；之后填补细颗粒合金焊料进行填补缝隙。细颗粒的焊料可分两次至三次布洒，颗粒按不同粒度等级从粗至细布洒。细颗粒焊料的粒径范围为金刚石粒径的0.3倍~0.8倍。

第二种情况的工艺：当金刚石磨损较小，平均出露高度不低于60%时，此时的粗颗粒合金焊料粒径为金刚石粒径的1倍~1.4倍左右。之后填补细颗粒合金焊料进行填补缝隙。细颗粒的焊料可分两次至三次布洒，粒度按不同粒度等级从粗至细布洒。一般地，分二次布洒即可满足要求。细颗粒焊料的粒径范围为金刚石粒径的0.3倍~0.8倍

第二种状态的工艺设计：当磨轮表面存在局部磨损时，一般地，由于磨轮回转运动，局部磨损处在圆周方向上磨损相对均匀。当完成使用过的钎焊金刚石磨轮的清理工作时，刷粘结剂之前，需要对局部磨损区域进行补平操作，具体找平及焊料和金刚石颗粒布洒的步骤如下：

1）局部磨损区域刷粘结剂，成分与前述粘结剂相同；布洒合金焊料与金刚石的混合体，混合体的粒度一致，其平均粒度大小与磨损处与其它工作面高度差一致。

2）钎焊金刚石磨轮的工作面整体喷涂粘结剂，由于表面有初次粘附的合金焊料，采用喷涂方式可较好地保持焊料在磨轮表面的位置与粘结度。

3）布洒金刚石。

4）布洒粗颗粒焊料。焊料粒度为金刚石平均粒度的0.7~0.9倍之间。

5）布洒细颗粒焊料。焊料粒度为金刚石平均粒度的0.3~0.8倍之间。

经本发明所述的钎焊金刚石磨轮的再制造工艺制备后，用后的磨轮表面重新焊接排布金刚石，且与原磨轮尺寸相比，未发生明显变化，有效地再利用了磨轮基体，并且新制备的磨盘表面排屑散热空间更大，更有利于重负截的磨削加工。

本发明所述的钎焊金刚石磨轮的再制造工艺，工艺简单，所采用的合金焊料为成熟商用材料，不需要复杂的设备与工具，制备稳定，速度快，制备成本较低。可有效提高生产效率。此外通过此工艺磨轮基体可重复回收利用，大大降低了生产成本，极大地提高了产品的性价比与竞争力。

附图说明

图1整体磨损磨轮基本结构示意图。

图2 磨轮表面涂覆一层粘结剂结构示意图。

图3 布洒金刚石磨料结构示意图。

图4 布洒合金焊料结构示意图。

图5 钎焊后磨轮表面形貌示意图。

图6－磨轮表面磨损不均匀形貌示意图。

图7－排布匹配粒度的合金焊料

图中：1磨轮基体，2磨损的金刚石，3磨轮表面焊料，4粘结剂，5金刚石磨料，6大颗粒镍基焊料，7小颗粒镍基焊料，8熔化后的合金焊料，9局部磨损严重区域，10匹配粒度的合金焊料。

具体实施方式

实施例1：经使用的磨轮，其工作面磨损基本一致，金刚石磨损较大，平均出露高度不高于30%，其再制造工艺包括如下步骤：

（1）对经使用的磨轮进行深度喷砂，使用大于5MPa气压的压力将不低于36目的刚班磨料对磨轮使用的表面进行喷砂，静止喷砂6秒以上，以保证表面杂质去除干净。

（2）使用丙酮对磨轮表面进行刷涂，去除表面粉尘与杂质，使磨轮洁净表面裸露。

（3）刷涂粘结剂，所述粘结剂选用丙烯酸脂类压敏胶粘结剂，与丙酮按体积比1：2~1：4配混；所述粘结剂层的厚度达到0.04~0.1mm之间即可。

（4）布洒金刚石，金刚石粒径为30/35目

（5）布洒焊料，先布撒大颗粒焊料，粒度40/60目，之后布撒细颗粒焊料，其粒径范围50~80目

（6）将制备后的工件放入真空炉中，加热时真空度不低于0.06Pa。钎焊温度1027度，保温22分钟。

实施例2：经使用的磨轮，其工作面磨损基本一致，金刚石磨损较小，其平均出露高度不低于60%，所述钎焊金刚石磨轮再制造工艺包括如下步骤：

（1）对经使用的磨轮进行深度喷砂，使用大于5MPa气压的压力将不低于36目的刚班磨料对磨轮使用的表面进行喷砂，静止喷砂6秒以上，以保证表面杂质去除干净。

（2）使用丙酮对磨轮表面进行刷涂，去除表面粉尘与杂质，使磨轮洁净表面裸露。

（3）刷涂粘结剂，所述粘结剂选用丙烯酸脂类压敏胶粘结剂，与丙酮按体积比1：2~1：4配混；所述粘结剂层的厚度达到0.04~0.1mm之间即可。

（4）布洒金刚石，金刚石粒径为30/40目

（5）布洒焊料，先布撒大颗粒焊料，粒度为30目，之后布撒细颗粒焊料，粒度为40/60目，再布洒50/80目细颗粒焊料。

（6）将制备后的工件放入真空炉中，加热时真空度不低于0.06Pa。钎焊温度1030度，保温20分钟。

实施例3：经使用的磨轮，圆角面磨损严重，基本无金刚石与焊料出露，金刚石残余高度不超过30%，其它外圆工作面与侧平面金刚石磨损较小，其平均出露高度不低于60%，磨损剧烈工作面相比其它工作面的工作面高度差为0.25~0.35mm，所述钎焊金刚石磨轮再制造工艺包括如下步骤：

（1）对经使用的磨轮进行深度喷砂，使用大于5MPa气压的压力将不低于36目的刚班磨料对磨轮使用的表面进行喷砂，静止喷砂6秒以上，以保证表面杂质去除干净。

（2）使用丙酮对磨轮表面进行刷涂，去除表面粉尘与杂质，使磨轮洁净表面裸露。

（3）局部磨损区域刷粘结剂，成分与前述粘结剂相同；布洒合金焊料与金刚石的混合体，混合体的粒度一致，其平均粒度大小与磨损处与未磨损处高度差一致。此处金刚石与焊料的混合体粒度选择40目~60目。金刚石与焊料的体积比为1：1.5~1：2.5。

（4）钎焊金刚石磨轮的工作面整体喷涂粘结剂，由于表面有初次粘附的合金焊料，采用喷涂方式可较好地保持焊料在磨轮表面的位置与粘结度。

（5）布洒金刚石，金刚石粒度30/40目。

（6）布洒焊料。焊料粒度35/40目

（7）布洒细颗粒焊料。焊料粒度50/80目。

（8）将制备后的工件放入真空炉中，加热时真空度不低于0.06Pa。钎焊温度1024度，保温18分钟。

Claims (12)

1.一种所钎焊金刚石磨轮的再制造工艺，其特征在于，包括如下步骤：

首先将被使用过的钎焊金刚石磨轮清理干净，如被使用过的钎焊金刚石磨轮被磨损的工作面相比其它工作面有工作面高度差异，则利用特定粒径的球形焊料颗粒和金刚石颗粒的混合体填平高度差，使所有工作面的工作高度基本等高，误差不超过±0.2mm；之后在工作面的表面涂粘结剂，再布洒金刚石磨料与焊料，再经真空钎焊，即完成所述钎焊金刚石磨轮的再制造工艺；

所述填平高度差的填平方法为：首先刷涂粘结剂，成分为油性压敏胶；布洒球形焊料与金刚石的混合体，所述混合体中合金焊料颗粒和金刚石颗粒的粒度一致，其平均粒度大小与磨损处与其它工作面高度差一致。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的混合体中，金刚石与焊料的体积比为1：1.5~1：2.5。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述粘结剂选用丙烯酸脂类压敏胶粘结剂，与丙酮按体积比1：2~1：4配混。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述粘结剂层的厚度0.04~0.1mm。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述金刚石磨料的粒径范围为20目~120目。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述镍基合金焊料的粒度范围为：20目~150目。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的真空钎焊温度为1020度~1035度，保温时间8~35分钟。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述金刚石磨料与焊料的布撒工艺：金刚石布洒后，再布洒与金刚石粒度匹配的镍基合金焊料，镍基合金焊料选用BNi2牌号。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，使用不同粒度的镍基合金焊料进行填充，顺序是先进行较大颗粒的焊料合金填补，之后布撒细颗粒的焊料合金；

所述较大颗粒的焊料合金的粒径范围为金刚石颗粒粒径的0.7-1.4倍；所述细颗粒的焊料合金的粒径范围为金刚石颗粒粒径的0.3~0.8倍。

10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，使用过的钎焊金刚石磨轮的清理方法为先喷砂后去除表面粉尘；

所述喷砂是指对磨轮表面进行深度喷砂；是使用大于5MPa气压的压力将不低于36目的刚玉磨料对磨轮使用的表面进行喷砂，静止喷砂6秒以上，

所述表面去除粉尘是指使用丙酮或者酒精等对磨轮表面进行刷涂，去除表面粉尘与杂质，使磨轮洁净表面裸露。

11.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述布撒金刚石磨料与焊料的工艺过程中，基于磨轮补平后的表面状态布撒金刚石磨料与焊料；

由于磨轮磨损状态不同，布撒金刚石磨料与焊料分两种状态进行布撒工艺设计：

第一种状态的工艺设计：当磨轮表面金刚石与焊料整体磨损时，金刚石粒度选用与原磨轮一致粒度，整体布洒，制备时将磨轮看作新的基体即可；

第二种状态的工艺设计：当磨轮表面存在局部磨损时，一般地，由于磨轮回转运动，局部磨损处在圆周方向上磨损相对均匀；

当完成使用过的钎焊金刚石磨轮的清理工作时，刷粘结剂之前，需要对局部磨损区域进行补平操作，具体找平及焊料和金刚石颗粒的步骤如下：

1）局部磨损区域刷粘结剂，成分与前述粘结剂相同；布洒合金焊料与金刚石的混合体，混合体的粒度一致，其平均粒度大小与磨损处与其它工作面处高度差一致；

2）钎焊金刚石磨轮的工作面整体喷涂粘结剂，由于表面有初次粘附的合金焊料颗粒与金刚石混合体，采用喷涂方式可较好地保持焊料在磨轮表面的位置与粘结度；

3）布洒金刚石；

4）布洒粗颗粒焊料；

焊料粒度为金刚石平均粒度的0.7~0.9倍之间；

5）布洒细颗粒焊料；

焊料粒度为金刚石平均粒度的0.3~0.8倍之间。

12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，根据金刚石在表面的排布存在的高底性，分以下二种情况：

第一种情况的工艺：当金刚石磨损较大，平均出露高度不高于30%时：此时的布撒的合金焊料粒径为金刚石粒径的0.8倍~1.2倍左右；之后填补细粒度合金焊料进行填补缝隙；

细颗粒的焊料可分两次至三次布洒，粒度按不同粒度等级从粗至细布洒；

细颗粒焊料的粒径范围为金刚石粒径的0.3倍~0.8倍；

第二种情况的工艺：当金刚石磨损较小，平均出露高度不低于60%时，此时的粗颗粒合金焊料粒径为金刚石粒径的1倍~1.4倍左右；

之后填补细颗粒合金焊料进行填补缝隙；

细颗粒的焊料可分两次至三次布洒，粒度按不同粒度等级从粗至细布洒；

一般地，分二次布洒即可满足要求；

细颗粒焊料的粒径范围为金刚石粒径的0.3倍~0.8倍。

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