本發(fā)明涉及一種通過(guò)電弧冷焊法制作釬焊超硬磨料工具的新方法，所制備的超硬磨料工具用于陶瓷、天然石材、光學(xué)玻璃、各類金屬等材料的磨削加工。
背景技術(shù)：
國(guó)內(nèi)外從業(yè)的專家學(xué)者很早就注意到了傳統(tǒng)超硬磨料工具在使用中存在的諸多問(wèn)題，譬如磨料出露低和容屑空間小，很容易引起表面堵塞；鍍層雖厚但磨料仍易脫落，鍍層本身亦易被成片剝離。究其原因則都是因?yàn)殡姵练e的鍍層金屬鎳對(duì)磨料和基體都只有機(jī)械包埋作用，其無(wú)法為與之相連接的磨料、基體界面提供足夠的結(jié)合力。類似的問(wèn)題在多層燒結(jié)超硬磨料工具上也同樣存在。正是因?yàn)橥繉踊蚪Y(jié)合劑材料都無(wú)法有效地把持磨料，因而已有的超硬磨料工具無(wú)論是單層還是多層都未能充分利用和發(fā)揮磨料本身的性能優(yōu)勢(shì)和加工威力。
為此，人們開(kāi)始用釬焊開(kāi)發(fā)新一代超硬磨料工具，此方法借助高溫使釬料與基體、磨料實(shí)現(xiàn)化學(xué)冶金結(jié)合，提高基體對(duì)磨料的把持力，從而顯著提高釬料與基體、磨料之間的結(jié)合強(qiáng)度。相應(yīng)的工藝類型主要有熱釬焊與冷釬焊兩種。
現(xiàn)有的釬焊工藝，如爐中焊，是對(duì)工件進(jìn)行整體加熱，帶來(lái)的問(wèn)題是使基體產(chǎn)生熱影響，組織變差，力學(xué)性能降低，較薄的工件會(huì)產(chǎn)生變形，影響最終的成品質(zhì)量；再如高頻感應(yīng)焊，由于工件中的電流存在集膚效應(yīng)，在對(duì)套料鉆、磨頭等異形工件的表面進(jìn)行加工時(shí)會(huì)有加熱不均勻的問(wèn)題，其應(yīng)用受到限制。
針對(duì)現(xiàn)有釬焊存在的問(wèn)題，人們又開(kāi)發(fā)了冷焊工藝，如電子束冷焊、激光冷焊和電弧冷焊。冷焊對(duì)工件進(jìn)行定能量局部焊接，基體不產(chǎn)生熱影響區(qū)，薄工件不發(fā)生變形，從而克服了傳統(tǒng)釬焊工藝的弊端。但現(xiàn)有的電子束焊、激光焊設(shè)備龐大，成本昂貴，需要水冷裝置，對(duì)環(huán)境要求高，其應(yīng)用受到一定限制。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是提供一種通過(guò)電弧冷焊法制作釬焊超硬磨料工具的新方法。這種方法簡(jiǎn)便、環(huán)保、廉價(jià)、對(duì)環(huán)境要求低，生產(chǎn)出的超硬磨料工具強(qiáng)度高，壽命長(zhǎng)，容屑空間大，應(yīng)用范圍較廣。
本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是，一種通過(guò)電弧冷焊法制作釬焊超硬磨料工具的新方法，包括下列步驟：
(1)選用45鋼基體，清除表面氧化皮，用金相砂紙打磨，最后用丙酮清洗干凈；
(2)選用釬料和磨料，釬料為200/300目的晶態(tài)Ni基釬料(5～9wt％Cr、2wt％B、3wt％Si、余為Ni)或晶態(tài)Cu基釬料(16wt％Sn、6～12wt％Ti、余為Cu)，磨料為50/60目的鍍膜金剛石(鍍Ti或鍍Cr)或60/70目的CBN，將釬料和磨料分別放入丙酮進(jìn)行超聲波清洗；
(3)將基體同冷焊機(jī)輸出電極正極連接，并用夾具夾緊；
(4)在基體表面鋪放釬料，然后將磨料均布在釬料上；
(5)將鎢電極磨尖，并設(shè)定冷焊機(jī)參數(shù)，其中，脈沖電流為10～50A，脈沖時(shí)間為10～50ms；
(6)打開(kāi)氬氣保護(hù)裝置，通氣量為10L/min；
(7)將鎢電極置于工件之上2～5mm，按動(dòng)焊接開(kāi)關(guān)對(duì)各個(gè)磨粒逐一點(diǎn)焊；
(8)移動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)基體至合適位置，重復(fù)步驟(4)和步驟(7)，制成超硬磨料工具。
所述在基體表面鋪放釬料，具體是先在基體上涂抹膠溶液，再將釬料鋪放在基體上，膠溶液的制作方法是將丙烯酸酯與丙酮按1：20體積比攪拌混合。
所述將鎢電極磨尖，具體是先將鎢電極直徑磨至1.6mm，再將其磨尖，磨尖的剖面角度約60°。
本發(fā)明通過(guò)電弧冷焊法制作釬焊超硬磨料工具的新方法的優(yōu)點(diǎn)為：
(1)本發(fā)明工藝所需設(shè)備輕巧，操作簡(jiǎn)便，綠色環(huán)保，不需冷卻水，只要有電源和氬氣即可施工，并且可用于異形工件的局部釬焊；
(2)利用本發(fā)明工藝制備的超硬磨料工具，基體幾乎無(wú)熱影響區(qū)，組織良好，力學(xué)性能較高；
(3)利用本發(fā)明工藝制備的超硬磨料工具，焊后無(wú)變形，釬料對(duì)基體和磨料的潤(rùn)濕性較好，基體對(duì)磨料的把持強(qiáng)度較高；
(4)利用本發(fā)明工藝制備的超硬磨料工具，容屑空間大，應(yīng)用范圍較廣。
具體實(shí)施方式
結(jié)合給出的實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明加以具體說(shuō)明：
實(shí)施例1：用Ni基釬料釬焊金剛石砂輪。
包括下列步驟：
(1)選用底面直徑150mm，高8mm，內(nèi)孔30mm的45鋼作為基體，表面除去氧化皮，用800目金相砂紙打磨其表面，并用丙酮清洗干凈；
(2)選用200/300目的晶態(tài)Ni基釬料(5wt％Cr、2wt％B、3wt％Si、余為Ni)和50/60目的鍍Ti金剛石，將釬料和磨料分別放入丙酮進(jìn)行超聲波清洗；
(3)將基體同冷焊機(jī)輸出電極正極連接，并用夾具夾緊；
(4)在基體表面鋪放釬料，然后將磨料均布于輪側(cè)面，相鄰磨粒的間距為1.5mm；
(5)將鎢電極磨尖，并設(shè)定冷焊機(jī)參數(shù)，其中，脈沖電流為20A，脈沖時(shí)間為20ms；
(6)打開(kāi)氬氣保護(hù)裝置，通氣量為10L/min；
(7)將鎢電極置于工件之上2mm，按動(dòng)焊接開(kāi)關(guān)對(duì)各個(gè)磨粒逐一點(diǎn)焊；
(8)移動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)基體至合適位置，重復(fù)步驟(4)和步驟(7)，制成超硬磨料工具。
所述在基體表面鋪放釬料，具體是先在基體上涂抹膠溶液，再將釬料鋪放在基體上，膠溶液的制作方法是將丙烯酸酯與丙酮按1：20體積比攪拌混合。
所述將鎢電極磨尖，具體是先將鎢電極直徑磨至1.6mm，再將其磨尖，磨尖的剖面角度約60°。
實(shí)施例2：用Cu基釬料釬焊金剛石磨頭。
包括下列步驟：
(1)選用截面直徑6mm、長(zhǎng)8cm且一端磨圓的45鋼作為基體，表面除去氧化皮，用1000目金相砂紙打磨其表面，并用丙酮清洗干凈；
(2)選用200/300目的晶態(tài)Cu基釬料(16wt％Sn、10wt％Ti、余為Cu)和50/60目的鍍Cr金剛石，將釬料和磨料分別放入丙酮進(jìn)行超聲波清洗；
(3)將基體同冷焊機(jī)輸出電極正極連接，并用夾具夾緊；
(4)在基體表面鋪放釬料，然后將磨料均布于基體磨圓端，相鄰磨粒的間距為1mm，磨料覆蓋長(zhǎng)度為3cm；
(5)將鎢電極磨尖，并設(shè)定冷焊機(jī)參數(shù)，其中，脈沖電流為10A，脈沖時(shí)間為10ms；
(6)打開(kāi)氬氣保護(hù)裝置，通氣量為10L/min；
(7)將鎢電極置于工件之上2mm，按動(dòng)焊接開(kāi)關(guān)對(duì)各個(gè)磨粒逐一點(diǎn)焊；
(8)移動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)基體至合適位置，重復(fù)步驟(4)和步驟(7)，制成超硬磨料工具。
所述在基體表面鋪放釬料，具體是先在基體上涂抹膠溶液，再將釬料鋪放在基體上，膠溶液的制作方法是將丙烯酸酯與丙酮按1：20體積比攪拌混合。
所述將鎢電極磨尖，具體是先將鎢電極直徑磨至1.6mm，再將其磨尖，磨尖的剖面角度約60°。
實(shí)施例3：用Ni基釬料釬焊CBN磨頭。
包括下列步驟：
(1)選用截面直徑6mm、長(zhǎng)8cm且一端磨圓的45鋼作為基體，表面除去氧化皮，用1000目金相砂紙打磨其表面，并用丙酮清洗干凈；
(2)選用200/300目的晶態(tài)Ni基釬料(7wt％Cr、2wt％B、3wt％Si、余為Ni)和60/70目的CBN，將釬料和磨料分別放入丙酮進(jìn)行超聲波清洗；
(3)將基體同冷焊機(jī)輸出電極正極連接，并用夾具夾緊；
(4)在基體表面鋪放釬料，然后將磨料均布于基體磨圓端，相鄰磨粒的間距為1mm，磨料覆蓋長(zhǎng)度為3cm；
(5)將鎢電極磨尖，并設(shè)定冷焊機(jī)參數(shù)，其中，脈沖電流為20A，脈沖時(shí)間為20ms；
(6)打開(kāi)氬氣保護(hù)裝置，通氣量為10L/min；
(7)將鎢電極置于工件之上2mm，按動(dòng)焊接開(kāi)關(guān)對(duì)各個(gè)磨粒逐一點(diǎn)焊；
(8)移動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)基體至合適位置，重復(fù)步驟(4)和步驟(7)，制成超硬磨料工具。
所述在基體表面鋪放釬料，具體是先在基體上涂抹膠溶液，再將釬料鋪放在基體上，膠溶液的制作方法是將丙烯酸酯與丙酮按1：20體積比攪拌混合。
所述將鎢電極磨尖，具體是先將鎢電極直徑磨至1.6mm，再將其磨尖，磨尖的剖面角度約60°。
實(shí)施例4：用Cu基釬料釬焊CBN砂輪。
包括下列步驟：
(1)選用直徑150mm，高8mm，內(nèi)孔30mm的45鋼作為基體，表面除去氧化皮，用800目金相砂紙打磨其表面，并用丙酮清洗干凈；
(2)選用200/300目的晶態(tài)Cu基釬料(16wt％Sn、10wt％Ti、余為Cu)和60/70目的CBN，將釬料和磨料分別放入丙酮進(jìn)行超聲波清洗；
(3)將基體同冷焊機(jī)輸出電極正極連接，并用夾具夾緊；
(4)在基體表面鋪放釬料，然后將磨料均布于輪側(cè)面，相鄰磨粒的間距為2mm；
(5)將鎢電極磨尖，并設(shè)定冷焊機(jī)參數(shù)，其中，脈沖電流為10A，脈沖時(shí)間為10ms；
(6)打開(kāi)氬氣保護(hù)裝置，通氣量為10L/min；
(7)將鎢電極置于工件之上2mm，按動(dòng)焊接開(kāi)關(guān)對(duì)各個(gè)磨粒逐一點(diǎn)焊；
(8)移動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)基體至合適位置，重復(fù)步驟(4)和步驟(7)，制成超硬磨料工具。
所述在基體表面鋪放釬料，具體是先在基體上涂抹膠溶液，再將釬料鋪放在基體上，膠溶液的制作方法是將丙烯酸酯與丙酮按1：20體積比攪拌混合。
所述將鎢電極磨尖，具體是先將鎢電極直徑磨至1.6mm，再將其磨尖，磨尖的剖面角度約60°。
以上所述，僅是對(duì)本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非是對(duì)本發(fā)明做其他形式的限制，任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員可能利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容加以變更或改型為等同變化的等效實(shí)施例。但是，凡是未脫離本發(fā)明方案內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所做的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化與改型，仍屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。