CN114871528A - 一种拼接结构的抛掷式破玻球及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
一种拼接结构的抛掷式破玻球，包括基体，其表面通过钎焊的方式均匀地拼接组装有硬质合金尖状凸起。还包括破玻球的制造方法，步骤一，在基体表面开设安装孔，将硬质合金加工到所需形状和精度；步骤二，用砂纸去除球状基体、硬质合金和钎料表面氧化层，用清水冲洗掉，用酒精清洗、晾干；步骤三，将钎料两面涂抹好钎剂并在其中一面贴上双面胶粘带，放入安装孔中固定；步骤四，将加工好的硬质合金尖状凸起放入液氮中冷却30min后取出，放入助焊剂浸沾一下后迅速装入安装孔中，轻敲几下固定；步骤五，通过加热炉加热使钎料熔化填充硬质合金与安装孔间的空隙，冷却到室温，将硬质合金钎焊至安装孔中；步骤六，清除干净焊件表面的氧化皮，即可得到最终成品。
Description
技术领域
本发明属于增材制造技术领域，尤其涉及一种拼接结构的抛掷式破玻球及其制造方法。
背景技术
在现有成熟的技术支撑下，出于对安全的考虑，高硬度钢化玻璃逐渐代替传统玻璃在生产生活中得到了广泛的应用。同时，破窗救援工作的难度也随之加大。目前市场上主流的玻璃破碎工具，如安全锤、破窗器、弹簧逃生锤等，大多是出于被困者自救的思路设计，且均为短程破玻工具。在高空紧急救援等难以近距离接触破玻的情况下，开展快速救援更加困难。破玻球以其易携带，硬度高，脱离短距离束缚的特性迅速得到了市场的青睐，成为玻璃破碎工具研究的新热点。
目前，由黄裕中等人在专利“一种抛掷式破玻球”(CN209933870U)中提出的陶瓷结构破玻球为目前破玻球的主要结构，即用10％30％氧化锆增韧70％90％氧化铝陶瓷结构制造破玻球。该类破玻球因工艺的不可控性，成品率较低，尤其是工艺中超细粉体的团聚问题,氧化锆在基体中弥散不均匀等问题无法解决，同时对原材料质量要求高，对应考虑到成本问题等因素，该方法不大适合投入工业生产应用。同时，市场上的玻璃破碎工具大多采用整体制造的思路，且对模具的依赖性较大，不可避免地使得生产效率较低，且成本较高。
硬质合金具有高硬度高强耐磨损等优异性能，硬质合金的焊接在各工业部门已经得到广泛的应用，并收获显著的效果。在碳钢球的表面进行硬质合金的钎焊，可有效增强钢材的表面性能，表面硬质合金的硬度明显高于钢化玻璃，完全具备远距离抛掷破玻的条件，且技术可行性高，相较于传统破玻工具及陶质结构破玻球，碳钢+硬质合金突起的拼接式破玻球生产成本更低，质量更高，更加符合市场需求，适合工业化大规模生产应用。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于克服传统整体制造破玻球的固有思想，提出一种高质量低成本的碳素钢+硬质合金突起的拼接式结构破玻球及其制造方法。
一种拼接结构的抛掷式破玻球，包括基体，所述基体表面通过钎焊的方式均匀地拼接组装有若干个硬质合金尖状凸起。
进一步的，所述基体为球体或多面体的碳素钢或低合金钢。
本发明还包括一种拼接结构的抛掷式破玻球的制造方法，包括如下步骤，
步骤一，选择基体，在基体表面均匀开设若干安装孔，并将硬质合金加工到所需要的尖状凸起形状和精度；
步骤二，用砂纸去除掉基体、硬质合金和钎料表面的氧化层，将各材料表面的碎末用清水冲洗掉，然后用酒精清洗、晾干；
步骤三，将钎料两面涂抹好钎剂并在其中一面贴上双面胶粘带，放入安装孔中固定；
步骤四，将加工好的硬质合金放入液氮中冷却30min后取出，放入助焊剂浸沾一下后迅速装入安装孔中，轻敲几下固定，所述硬质合金顶部高出基体表面；
步骤五，通过加热炉加热使钎料熔化并填充硬质合金与安装孔间的空隙，最后冷却到室温，从而将硬质合金钎焊至安装孔中；
步骤六，清除干净焊件表面的氧化皮，即可得到最终成品。
进一步的，所述步骤一中，所述安装孔个数为12-18个，深度为1mm-4mm，直径为3-10mm；所述步骤四中，所述硬质合金高出基体表面的高度为1-4mm。
进一步的，在步骤二中，所述钎料的厚度为0.2-1.2mm，钎料的直径比其所在的安装孔孔径小0.3-0.6mm。
进一步的，在步骤三中，所述硬质合金的直径比安装孔的孔径小0.1-0.2mm。
进一步的，在步骤三中，保证安装过程中，钎料与球状基体以及钎料与硬质合金之间没有气体，同时保证钎剂均匀。
进一步的，在步骤四中，所述加热炉加热速度为5-15℃/min，一直加热到钎料的固相线温度，保温15-30min，然后再设定加热速度为5-15℃/min，一直加热到高于固相线温度30-80℃处保温5-15min，随炉冷却到100-300℃，保温10-30min，最后随炉冷却到室温可得到焊件。
进一步的，所述基体为球体或多面体的碳素钢或低合金钢。
本发明有益效果：
本发明在焊接后，基体表面无损伤，且结合牢固，显著提高了破玻球的质量与成材率，完全避免了机械力安装硬质合金导致安装孔易胀裂的现象及过盈配合时复杂的热力学计算。相较于基于整体制造的陶瓷结构的破玻球，采用拼接式结构设计组装破玻球，只需对拼接处进行精加工，在保证其良好的破玻能力的同时，极大地降低了生产成本及生产时间；采用钎焊硬质合金的方式，提高了破玻球凸起端的硬度，有效缩短了抛掷距离，减小了抛掷力度，快速破玻更易于实现；采用在碳素杆或低合金钢上钎焊硬质合金的方式，充分发挥增材制造的优势，相较于传统破玻工具的整体开模制造的方式，大大降低了原材料成本，且不需要开模制造，简化了工艺流程的同时规避了开模制造不可避免的成型缺陷，大大提高了成材率，保证了产品的质量。最终产品为金属制品，可以重复使用及且易于焊接修补，使用寿命长。
附图说明
图1为本发明所制造破玻球的主视图；
图2为本发明所制造破玻球安装孔处剖视图；
图中：1、基体；、安装孔；2、硬质合金；3、双面胶片；4、钎剂；5、钎料。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施方式对本发明做进一步的描述，但本发明的保护范围不局限于以下所述。
实施例1：
一种45钢+YT15硬质合金的拼接式结构破玻球，采用钎焊方式进行拼接，具体包括以下步骤：
(1)本实例选用45钢作为基体1，YT15硬质合金，CT743钎料，FB101钎剂进行破玻球的制造。
(2)在基体1上均匀开设安装孔十二个，所述安装孔的深度为2mm，安装孔的直径为6mm。
(3)取YT15硬质合金加工为上部锥形下部圆柱形的尖状凸起结构，且精度与安装孔相匹配。
(4)使用砂纸将45钢，YT15硬质合金，CT743钎料的表面氧化皮严格的磨掉，以提高焊接的质量。将各材料表面的碎末用清水冲洗掉，然后用酒精清洗、晾干。
(5)将准备好的CT743钎料两面涂抹好FB101钎剂并在其中一面贴上双面胶粘带，放入安装孔中固定；
(6)将加工好的YT15硬质合金尖状凸起放入液氮中冷却30min后取出，放入助焊剂浸沾一下后迅速装入安装孔中，轻敲几下固定；钎料与安装孔底部之间及钎料与硬质合金之间没有气体，同时保证钎剂均匀。
(7)将安装好的焊件放入KSL-1100X箱式加热炉中，设定加热速度为10℃/min，一直加热到630℃保温30min,然后在设定加热速度为10℃/min,一直加热到660℃，保温10min，随炉冷却到250℃，保温25min，最后随炉冷却到室温可得到焊件。
(8)用砂纸打磨掉焊件表面的氧化皮，即可得到完美的最终成品。
实施例2：
一种40Cr钢+YT05硬质合金的拼接式结构破玻球，采用钎焊方式进行拼接，具体包括以下步骤：
(1)本实例选用40Cr钢作为基体1，YT05硬质合金，锰黄铜片钎料，FB301钎剂进行破玻球的制造。
(2)在基体1上均匀开设安装孔十四个，所述安装孔的深度为3mm，安装孔的直径为5mm；
(3)取YT05硬质合金加工为上部锥形下部圆柱形的尖状凸起结构，且精度与安装孔相匹配。
(4)使用砂纸将40Cr钢，YT05硬质合金，锰黄铜片钎料的表面氧化皮严格的磨掉，以提高焊接的质量。将各材料表面的碎末用清水冲洗掉，然后用酒精清洗、晾干。
(5)将准备好的锰黄铜片钎料两面涂抹好YJ1钎剂并并在其中一面贴上双面胶粘带，放入安装孔中固定；
(6)将加工好的YT05硬质合金尖状凸起放入液氮中冷却30min后取出，放入助焊剂浸沾一下后迅速装入安装孔中，轻敲几下固定；钎料与安装孔底部之间及钎料与硬质合金之间没有气体，同时保证钎剂均匀。
(7)将安装好的焊件放入KSL-1100X箱式加热炉中，设定加热速度为10℃/min，一直加热到920℃保温30min,然后在设定加热速度为10℃/min,一直加热到1000℃，保温10min，随炉冷却到250℃，保温25min，最后随炉冷却到室温可得到焊件。
(8)用砂纸打磨掉焊件表面的氧化皮，即可得到完美的最终成品。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种拼接结构的抛掷式破玻球，其特征在于：包括基体，所述基体表面通过钎焊的方式均匀地拼接组装有若干个硬质合金尖状凸起。
2.根据权利要求1所述的一种拼接结构的抛掷式破玻球，其特征在于：所述基体为球体或多面体的碳素钢或低合金钢。
3.根据权利要求1所述的一种拼接结构的抛掷式破玻球的制造方法，其特征在于：包括如下步骤，
步骤一，选择基体，在基体表面均匀开设若干安装孔，并将硬质合金加工到所需要的尖状凸起形状和精度；
步骤二，用砂纸去除掉基体、硬质合金和钎料表面的氧化层，将各材料表面的碎末用清水冲洗掉，然后用酒精清洗、晾干；
步骤三，将钎料两面涂抹好钎剂并在其中一面贴上双面胶粘带，放入安装孔中固定；
步骤四，将加工好的硬质合金放入液氮中冷却30min后取出，放入助焊剂浸沾一下后迅速装入安装孔中，轻敲几下固定，所述硬质合金顶部高出基体表面；
步骤五，通过加热炉加热使钎料熔化并填充硬质合金与安装孔间的空隙，最后冷却到室温，从而将硬质合金钎焊至安装孔中；
步骤六，清除干净焊件表面的氧化皮，即可得到最终成品。
4.根据权利要求3所述的一种拼接结构的抛掷式破玻球的制造方法，其特征在于：所述步骤一中，所述安装孔个数为12-18个，深度为1mm-4mm，直径为5-20mm；所述步骤四中，所述硬质合金高出基体表面的高度为1-4mm。
5.根据权利要求3所述的一种拼接结构的抛掷式破玻球的制造方法，其特征在于：在步骤二中，所述钎料的厚度为0.2-1.2mm，钎料的直径比其所在的安装孔孔径小0.3-0.6mm。
6.根据权利要求3所述的一种拼接结构的抛掷式破玻球的制造方法，其特征在于：在步骤三中，所述硬质合金的直径比安装孔的孔径小0.1-0.2mm。
7.根据权利要求3所述的一种拼接结构的抛掷式破玻球的制造方法，其特征在于：在步骤三中，保证安装过程中，钎料与球状基体以及钎料与硬质合金之间没有气体，同时保证钎剂均匀。
8.根据权利要求3所述的一种拼接结构的抛掷式破玻球的制造方法，其特征在于：在步骤四中，所述加热炉加热速度为5-15℃/min，一直加热到钎料的固相线温度，保温15-30min，然后再设定加热速度为5-15℃/min，一直加热到高于固相线温度30-80℃处保温5-15min，随炉冷却到100-300℃，保温10-30min，最后随炉冷却到室温可得到焊件。
9.根据权利要求3-8所述的一种拼接结构的抛掷式破玻球的制造方法，其特征在于：所述基体为球体或多面体的碳素钢或低合金钢。
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