[發明專利]一種單層釬焊金剛石工具的制備方法與系統

有效

• 申請號: 202011596410.9
• 申請日: 2020-12-30
• 公開（公告）號: CN112719498B
• 公開（公告）日: 2022-06-10
• 發明（設計）人: 李雄;張明軍;胡永樂;張健;毛聰;唐昆;張焱
• 申請（專利權）人: 長沙理工大學
• 主分類號: B23K1/005
• 分類號: B23K1/005;B23K3/00;B23K3/08
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本發明涉及一種單層釬焊金剛石工具的制備方法，包括如下步驟：提供金剛石工具的鋼基體；提供激光釬焊系統；提供具有金屬鍍層的金剛石磨粒；提供含活性劑的Ni?Cr合金粉末作為釬料；啟動激光釬焊系統；打開電磁線圈電源，電磁線圈產生電磁場并作用于具有金屬鍍層的金剛石磨粒；激光頭連同同軸送粉噴嘴、旁軸送料噴嘴、電磁線圈，一起沿釬焊路徑運動；激光頭運動到釬焊路徑末端，關閉激光器、送粉器、送料器和電磁線圈電源，關閉氬氣氣瓶閥門，完成激光釬焊過程。本發明還提供一種單層釬焊金剛石工具的制備系統。本發明解決了激光釬焊制備金剛石工具過程中金剛石磨粒在釬焊熔池表面漂移，以及由此造成的金剛石磨粒熱損傷、包埋深度淺和團聚等問題。

發明領域

本發明涉及一種金剛石工具的加工領域，尤其涉及一種單層釬焊金剛石工具的制備方法與系統。

背景技術

金剛石具有最高的硬度、剛性以及優良的抗磨損、抗腐蝕性和化學穩定性，使金剛石廣泛應用于各式各樣的磨削工具。目前生產中使用的超硬磨料工具一般是利用多層燒結或單層電鍍工藝來制作，磨粒只是被機械地包埋、鑲嵌在結合層中，把持力不大，在負荷較重的加工中容易因把持力不足而導致磨料過早脫落，造成浪費。

目前，單層高溫釬焊金剛石砂輪制作工藝主要依靠真空釬焊完成的，但真空釬焊在實際應用中卻存在如下局限性釬焊過程加熱、冷卻時間長致使生產的周期變長，費時耗能，金剛石磨料長時間處于高溫環境下會使磨粒表面出現不利產物，同時受爐腔尺寸限制，無法釬焊大型的工具，同時也難以實現在基體承受整體加熱時其變形不易控制的工具制造。

在2009年8月5日公開的，公開號為“CN 101130213 A”，發明名稱為“一種鎳基釬料激光釬焊金剛石磨粒的制造方法”的發明專利公開了一種鎳基釬料激光釬焊金剛石磨粒的制造方法，解決了釬焊金剛石工具中金剛石與釬料的結合力小的問題，但是該技術方案仍舊存在以下問題：釬焊時金剛石表面釬料吸收激光，從而使得釬焊后金剛石存在不同形式的燒損氧化和石墨化；另外，金剛石磨粒沒有實現有序排布。

近些年，由于激光焊接總熱輸入低、焊接過程迅速、熱影響區小等優勢而成為國內外焊接領域的一個研究熱點，使激光釬焊技術也越來越受到人們的關注。研究發現激光釬焊可以選區加熱，熱影響區小，便于控制，釬焊后能保證基體尤其是薄板基體基本不變形等優點，從而可以彌補真空爐中釬焊和高頻感應釬焊工藝中存在的上述問題。然而，在進行激光釬焊金剛石實驗過程中，發現金剛石會隨著熔池一起移動，最后金剛石聚集成堆的現象，導致金剛石熱損傷嚴重，且無法將金剛石釬焊到預設的位置，得不到理想的金剛石排布順序。此外，一般傳統的激光釬焊金剛石的工藝過程中，激光會直接投射到金剛石表面，從而提高了金剛石表面燒損氧化和石墨化的可能性，導致釬料層和金剛石之間的結合強度降低。

發明內容

本發明的目的是解決激光釬焊制備金剛石工具過程中金剛石磨粒在釬焊熔池表面漂移，以及由此造成的金剛石磨粒熱損傷、包埋深度淺和團聚等問題。

本發明提供一種單層釬焊金剛石工具的制備方法，包括如下步驟：

步驟1：提供金剛石工具的鋼基體；

步驟2：提供激光釬焊系統，激光釬焊系統具有：激光器、傳輸光纖、激光頭、同軸送粉噴嘴、旁軸送料噴嘴、送粉器、送料器、電磁線圈、第一氬氣氣瓶、第二氬氣氣瓶、固定架；激光器通過傳輸光纖與激光頭相連，送粉器與同軸送粉噴嘴相連，送料器與旁軸送料噴嘴相連，第一氬氣氣瓶與送粉器相連，第二氬氣氣瓶與送料器相連；同軸送粉噴嘴固定于激光頭末端隨激光頭一起運動，電磁線圈固定于激光頭上隨激光頭一起運動，旁軸送料噴嘴通過固定架固定于激光頭上隨激光頭一起運動；

步驟3：提供具有金屬鍍層的金剛石磨粒，并置于送料器的料筒中；

步驟4：提供含有活性劑的Ni-Cr合金粉末作為釬料，并置于送粉器料筒中；