一次成型釬焊超硬磨料工具布料工藝中的成型結構的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一次成型釬焊超硬磨料工具布料工藝中的成型結構，包括基體，在所述基體表面布料區設有復合丸粒，所述復合丸粒呈緊密排布，所述復合丸粒主要由磨粒、焊料層和石蠟層組成，所述焊料層包覆在磨粒的外圍形成復合體，所述石蠟層則包覆在復合體的表面上形成復合丸粒。本實用新型在基體表面的布料區布灑復合丸粒，操作簡便，布料效率大大提高。焊料與磨料的匹配關系可以在布料前確定好，將人工影響降至最低，生產一致性好；布料均勻，外觀美觀；對平面工件、回轉面工件、異型曲線工件均可布料，對工件的適應性好；結合布料設備可以進行連續大批量操作，宜于工業化批量生產。
【專利說明】一次成型釬焊超硬磨料工具布料工藝中的成型結構
【技術領域】
[0001 ] 本實用新型涉及一次成型釬焊超硬磨料工具布料工藝中的成型結構。
【背景技術】
[0002]傳統的以金剛石工具為代表的超硬工具可以分為電鍍工具與燒結工具兩大類，它們各有所長。但是由于金剛石表面存在較高的表面能，難與一般金屬浸潤，磨粒與胎體金屬間的界面不存在牢固的冶金結合層。胎體對磨粒的把持力小，極易因胎體磨損而使磨粒脫落，利用率不高；另一方面，由于金剛石顆粒是機械包埋，故其出露的高度較小，切削效率不聞。
[0003]新一代的超硬工具多為利用釬焊工藝的單層釬焊超硬工具，它是利用焊料熔化的方式將超硬磨料與工件基體焊接在一起制作而成。目前常用的釬焊工具有釬焊鋸片、釬焊磨輪、釬焊鉆頭等。釬焊工具由于其具有磨料出露高、高把持強度、鋒利度高以及壽命長等優勢，在金屬材料、硬脆材料等領域的切割、磨削已得到了越來越多的應用，并在許多領域替代了傳統的電鍍工具。
[0004]以金剛石和立方氮化硼(CBN)為主制作的釬焊超硬磨料工具被廣泛應用于各類金屬材料的切割、磨削加工，石材、微晶玻璃、塑料、碳纖維等硬脆材料的切割加工。并且在公路養護、地質鉆探、礦山開采、公共安全等領域得到了越來越多的應用，市場需求逐漸增多。
[0005]由于釬焊超硬磨料技術是近幾年才開始深入研究的新興技術。相關的釬焊工具生產廠家較少，而且對釬焊超硬工具的制備仍處于邊研發邊生產的階段。目前，歐美、韓國少數國家以及我國臺灣地區掌握了一定的釬焊超硬工具的布料工藝。國內廠家由于研發能力有限，且受利益因素影響難以做持久深入的研究，一般多根據簡單數次試驗結果便確定某種釬焊工藝，這種做法雖然能生產出基本符合要求的產品，但也暴露出一定的問題，一是由于生產工藝沒有精確控制，生產質量難以穩定，產品合格率一直無法快速提高。再者，所確定的生產工藝難具精確化、細分化，對不同加工要求難以做到區別對待。以上兩個方法在較大程度上制約了釬焊工具技術在國內的發展，也限制了中國釬焊超硬磨料技術在國際上的影響力。
[0006]釬焊超硬磨料包括焊前處理、基體布料、加熱釬焊三個主要工藝過程。從整個生產流程中可以看出，基體清理、釬焊加熱等工序已可以做到標準化作業，可以保證穩定與一致。但基體的布料工藝由于產品種類不同、加工對象不同，往往需要做部分調整，而且還較難控制，這導致了相關釬焊工具質量難以達到穩定提高的目的。因此，決定釬焊超硬磨料工具質量關鍵的便是半成品的制作，即磨料與焊料的釬焊布料工藝。
[0007]目前相關生產廠家以及國內高校研究所對釬焊布料工藝做了一定的研究，也有相關研究被報道。總結目前所報道的布料工藝方式，主要有兩種:一種是用粉末狀焊料進行釬焊，將焊料與釬劑或者粘結劑攪拌成膏狀，然后均勻涂于工件基體表面，再布灑磨料，然后再進行火焰釬焊或者真空釬焊。另一種是將片狀或者箔狀焊片貼于基體表面，再將超硬磨料置于焊片上進行火焰釬焊或者真空釬焊。[0008]上述兩種方法均存在一定的缺陷。第一種方法焊料的刷涂厚度較難控制，容易造成焊料過少或者過多。而且也難以刷涂均勻，且對于曲面弧度較大工件(異型磨輪)以及邊緣銳利工件(如鋸片)適應性差，此外粉末狀焊料與粘結劑的混合也是較難控制的，這是由于粘結劑一般會有部分揮發，所調制的膏狀焊料濃度不斷變化，在涂抹工件時容易造成厚度不均勻；而且由于釬焊焊料一般為金屬，密度大，容易從粘結劑中析出，形成沉淀塊，也影響了膏狀焊料的使用。第二種方法對平面工件易于操作，但對于曲面以及回轉件則具有較大的困難。這是由于焊片多為箔片，但具有一定的厚度與形狀，對于平面工件可以貼緊，但如果焊接表面為曲面(如異型磨輪)，貼焊片將成為一件非常困難的事情，實際可操作性不大。[0009]除了以上兩種方法，亦有研究人員提出將磨料與粉末狀焊料混合在一起，調制成膏狀，涂抹于工件表面，一次成型。這種工藝方法雖然操作起來容易，但是半成品釬焊后，磨料難以有高出露，甚至不出露，而且對于大粒度的磨料更難以混合均勻。這種工藝方法制備的工具實際上喪失了釬焊超硬磨料技術所具有的優勢，無法發揮釬焊技術所帶來的鋒利度高，排屑空間大的革命性效果。
[0010]綜上可知，目前所有的成熟的釬焊工具布料工藝多集中于磨料與焊料的布灑方面，而焊料與磨料的分開布料既對布料精度有很高要求，又因工序較多影響生產效率，因此，為了能夠精確控制產品質量，穩定生產工藝，提高生產效率，需要一種新型釬焊超硬磨料布料工藝來解決以上存在的問題。
實用新型內容
[0011]本實用新型的目的在于提供一種能夠提高布料效率、生產一致性好、布料均勻、對工件的適應性好且宜于工業化批量生產的一次成型釬焊超硬磨料工具布料工藝中的成型結構，經過加熱釬焊可制備成釬焊超硬磨料工具。
[0012]本實用新型的目的通過如下的技術方案來實現:一次成型釬焊超硬磨料工具布料工藝中的成型結構，包括基體，其特征在于:在所述基體表面布料區設有復合丸粒，所述復合丸粒呈緊密排布，所述復合丸粒主要由磨粒、焊料層和石蠟層組成，所述焊料層包覆在磨粒的外圍形成復合體，所述石蠟層則包覆在復合體的表面上形成復合丸粒。
[0013]本實用新型在基體表面的布料區布灑復合丸粒，操作簡便，布料效率大大提高。焊料與磨料的匹配關系可以在布料前確定好，將人工影響降至最低，生產一致性好；利用石蠟高溫揮發的特點，可以將磨粒按照需要的排布密度進行布料，磨粒中心間距通過石蠟層的厚度進行控制，不會出現排布不均勻的現象，布料均勻，外觀美觀；對平面工件、回轉面工件、異型曲線工件均可布料，對工件的適應性好；結合布料設備可以進行連續大批量操作，宜于工業化批量生產。
[0014]本實用新型所述復合丸粒為球體或者近似球體。
[0015]本實用新型所述復合丸粒中磨粒與焊料形成復合體半徑R的計算公式為:
【權利要求】
1.一次成型釬焊超硬磨料工具布料工藝中的成型結構，包括基體，其特征在于:在所述基體表面布料區設有復合丸粒，所述復合丸粒呈緊密排布，所述復合丸粒主要由磨粒、焊料層和石蠟層組成，所述焊料層包覆在磨粒的外圍形成復合體，所述石蠟層則包覆在復合體的表面上形成復合丸粒。
2.根據權利要求1所述的一次成型釬焊超硬磨料工具布料工藝中的成型結構，其特征在于:所述復合丸粒為球體或者近似球體。
3.根據權利要求2所述的一次成型釬焊超硬磨料工具布料工藝中的成型結構，其特征在于:所述復合丸粒中磨粒與焊料形成復合體半徑R的計算公式為:
4.根據權利要求3所述的一次成型釬焊超硬磨料工具布料工藝中的成型結構，其特征在于:所述石蠟層厚度W的計算公式為:
ff=L/2-R 其中，L是磨粒中心間距。
5.根據權利要求4所述的一次成型釬焊超硬磨料工具布料工藝中的成型結構，其特征在于:k取1.5~4.0，11取1。
6.根據權利要求1~5任一項所述的一次成型釬焊超硬磨料工具布料工藝中的成型結構，其特征在于:所述復合丸粒采用制粒工藝制備而成。
7.根據權利要求6所述的一次成型釬焊超硬磨料工具布料工藝中的成型結構，其特征在于:所述復合丸粒通過粘結劑粘接在基體表面布料區上。
8.根據權利要求7所述的一次成型釬焊超硬磨料工具布料工藝中的成型結構，其特征在于:所述粘結劑是體積濃度為20%~90%的濃粘結劑。
9.根據權利要求8所述的一次成型釬焊超硬磨料工具布料工藝中的成型結構，其特征在于:所述的焊料層為預合金粉末，粒度為30~300目。
10.根據權利要求9所述的一次成型釬焊超硬磨料工具布料工藝中的成型結構，其特征在于:所述磨粒為金剛石、立方氮化硼、聚晶金剛石、聚晶立方氮化硼、合金碎粒、剛玉或碳化娃。
【文檔編號】B24D3/06GK203485047SQ201320453919
【公開日】2014年3月19日 申請日期:2013年7月26日 優先權日:2013年7月26日
【發明者】牟新, 肖冰, 羅金源, 楊志真, 余珂, 葉敏, 盧照亮 申請人:廣東省電力線路器材廠