[發明專利]金剛石砂輪感應釬焊裝置及釬焊方法

有效

• 申請號: 201210456169.9
• 申請日: 2012-11-14
• 公開（公告）號: CN102974910A
• 公開（公告）日: 2013-03-20
• 發明（設計）人: 蘇宏華;李奇林;徐九華;傅玉燦;陳燕;丁文峰
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: B23K3/00
• 分類號: B23K3/00;B23K3/08;B23K1/002
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 張惠忠

技術領域

本發明涉及超硬磨料工具領域，具體涉及一種金剛石砂輪感應釬焊裝置及方法。

背景技術

國外在20世紀90年代初開始研究用釬焊代替電鍍開發新一代單層釬焊超硬磨料工具，借助高溫釬焊使釬料在磨粒與金屬基體界面上發生諸如溶解、擴散、化合之類的相互作用，從根本上改善了磨料、結合劑（釬料合金）、基體三者間的結合強度。與傳統的單層電鍍工具相比，釬焊工具在磨粒出露高度、磨削力、工具壽命等方面具有明顯的優勢。此外，釬焊工具表面的磨粒可適度稀疏并有序排布，這既有利于沖刷磨屑，又提高了工具效率。正因此，釬焊超硬磨料工具被廣泛看好，是電鍍工具的最佳換代產品，目前被業內專家權威高度評價為是超硬磨料工具制造業的一項具有一定意義的創造發明，今后在生產中大面積推廣應用后將會產生不可估量的技術經濟效果。

目前，單層釬焊金剛石砂輪的制造方式主要是在真空爐中進行，對金屬基體進行整體加熱，對于大尺寸的砂輪基體，釬焊后變形量的控制十分困難；另一方面，真空爐的升溫速度緩慢，工具的制作周期長，且設備投資大，制作方式復雜，成本比較高。此外，由于真空爐的爐膛空間有限，工件尺寸受到了一定的限制，對于尺寸超過爐膛空間大型砂輪基體無法直接進行釬焊。目前的解決方法一般是采用鑲塊分體式，將鑲塊單獨釬焊完成了之后再組裝成為最終的金剛石砂輪。由于裝配過程中存在誤差，因此鑲塊式單層釬焊金剛石砂輪的整體精度不高，在高精密磨削加工中應用甚少。

近些年來，國內外的研究者提出了感應釬焊工藝，其出發點是利用感應加熱速度快，加熱方式靈活以及可局部加熱等優點彌補真空爐中整體加熱方式的缺陷，藉此彌補爐中釬焊工藝中存在的上述問題。然而，目前國內外研究者在超硬磨料的感應釬焊工藝中采用感應頻率都在100kHz以下，加熱速度慢；且使用的感應線圈以單圈或者多圈的螺線形居多，工件放置于線圈內部或者下方，釬焊過程仍然是對基體進行整體感應加熱的方式進行，因而無法解決釬焊過程中加熱區域較大而導致釬焊效率低、基體熱變形的問題。此外，盡管已有采用感應加熱連續釬焊制作超硬磨料線鋸的相關報導，但是對于大尺寸的單層釬焊金剛石砂輪制作的問題還有待解決。

發明內容

為了解決釬焊過程中熱影響區域的較大而導致釬焊效率低、基體熱變形的問題，進一步發揮超硬磨料工具感應釬焊工藝的優勢，彌補當前真空爐中釬焊的不足，本發明的目的是提供一種單層釬焊金剛石砂輪超高頻連續感應釬焊的方法，采用具有升溫速度快、加熱集中的超高頻感應加熱電源做為其熱源，消除基體在釬焊過程中的熱變形量；同時也極大縮短了金剛石砂輪的制作周期，提高釬焊效率。

本發明還提供了升溫速度快，局部加熱，且砂輪基體熱變形量小，生產效率高的單層釬焊金剛石砂輪感應釬焊裝置及方法。

本發明的技術方案如下：

一種金剛石砂輪感應釬焊裝置，包括感應電源以及與感應電源電連接的感應線圈，其特征在于：還包括一固定金剛石砂輪基體的砂輪回轉裝置，所述的感應線圈位于所述的金剛石砂輪基體的外圓周上并成點狀分布，在所述的感應線圈外部設置有一氣體保護罩；該氣體保護罩與惰性氣體源連接。

所述的感應線圈數量為1～3個。

砂輪基體直徑在300mm~1000mm之間。

所述的砂輪回轉裝置的轉速范圍在0.03rpm~0.2rpm之間連續可調。

所述的感應電源的工作頻率500kHz-2MHz之間，加熱電流20A-30A之間。

所述的感應線圈為單回線。

所述的感應線圈包括槽型導磁體以及形紫銅管，在槽型導磁體上開設有槽，所述的方形紫銅管嵌入槽內。

所述的惰性氣體源為Ar氣。

一種金剛石砂輪感應釬焊方法，其特征在于：在感應線圈對金剛石砂輪基體的工作表面進行線加熱過程中，金剛石砂輪基體在砂輪會裝裝置的帶動下以恒定的轉速緩慢轉動，從而對砂輪基體進行線加熱結合相對掃描移動的方式連續釬焊，當砂輪基體旋轉一周時，即完成對整個金剛石砂輪的釬焊。

本發明金剛石砂輪超高頻感應釬焊的方法，采用具有升溫速度快、局部加熱、頻率為500kHz-2MHz的超高頻感應加熱電源做為其熱源，感應線圈形狀為單回線，對砂輪基體的工作表面進行線加熱，加熱過程中砂輪基體以恒定的轉速緩慢轉動，從而對砂輪基體進行線加熱結合相對掃描移動的方式連續釬焊，當砂輪基體旋轉一周時，即完成整個金剛石砂輪的釬焊。