駐波約束的大面積硬質(zhì)合金釬焊方法及其專(zhuān)用設(shè)備的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種駐波約束的大面積硬質(zhì)合金釬焊方法是：使用專(zhuān)用的帶有駐波發(fā)生裝置的釬焊設(shè)備，首先將釬料放入坩堝內(nèi)熔融后，通過(guò)駐波發(fā)生裝置在熔融釬料的表面形成駐波，待焊接的硬質(zhì)合金件與熔融釬料的表面波峰接觸后，釬料在硬質(zhì)合金件的待焊面上形成規(guī)則的點(diǎn)狀或條狀分布，然后再與金屬基體進(jìn)行連接，在硬質(zhì)合金件與金屬基體之間的釬焊界面上形成不連續(xù)且規(guī)則分布的焊點(diǎn)或條狀焊縫。本發(fā)明還公開(kāi)了此方法中的專(zhuān)用釬焊設(shè)備。本發(fā)明的釬焊方法切斷了積聚在硬質(zhì)合金釬焊界面上的應(yīng)力線(xiàn)，釋放了硬質(zhì)合金釬焊接頭的應(yīng)力，消除了硬質(zhì)合金工具釬焊開(kāi)裂的風(fēng)險(xiǎn)，為熱膨脹系數(shù)不一的兩個(gè)大面積金屬之間釬焊所致應(yīng)力過(guò)大的問(wèn)題提供了一種新的解決方法。
【專(zhuān)利說(shuō)明】駐波約束的大面積硬質(zhì)合金釬焊方法及其專(zhuān)用設(shè)備
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及釬焊工藝領(lǐng)域，尤其是涉及一種駐波約束的大面積硬質(zhì)合金釬焊方法，本發(fā)明還涉及該釬焊方法中使用的專(zhuān)用設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]硬質(zhì)合金工具以其高硬度、高耐磨性在現(xiàn)代工業(yè)中發(fā)揮著舉足輕重的作用，但由于其主要構(gòu)成元素——鎢的價(jià)格較高以及硬質(zhì)合金自身韌性的不足，硬質(zhì)合金工具常見(jiàn)的形式是只在工件上的有效工作部位嵌合硬質(zhì)合金塊，該硬質(zhì)合金塊與金屬基體之間通過(guò)異種金屬的釬焊技術(shù)使其連為一體。對(duì)于異種金屬的釬焊連接，特別是硬質(zhì)合金與普通金屬的連接，由于二者的熱膨脹系數(shù)存在較大的差異，導(dǎo)致工件在釬焊界面存在較大的應(yīng)力，嚴(yán)重的可導(dǎo)致硬質(zhì)合金開(kāi)裂，工件報(bào)廢。因此，有必要開(kāi)發(fā)一種可以緩釋異質(zhì)金屬釬焊界面應(yīng)力的釬焊方法以及為滿(mǎn)足該釬焊方法專(zhuān)用的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單實(shí)用的釬焊裝置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提供一種可以緩釋釬焊界面應(yīng)力的駐波約束的大面積硬質(zhì)合金釬焊方法，本發(fā)明的另一目的還提供了該方法專(zhuān)用的釬焊設(shè)備。
[0004]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明可采取下述技術(shù)方案:
本發(fā)明所述的駐波約束的大面積硬質(zhì)合金釬焊方法是:使用專(zhuān)用的帶有駐波發(fā)生裝置的釬焊設(shè)備，首先將釬料放入坩堝內(nèi)熔融后，通過(guò)駐波發(fā)生裝置在熔融釬料的表面形成駐波，待焊接的硬質(zhì)合金件與熔融釬料的表面波峰接觸后，釬料在硬質(zhì)合金件的待焊面上形成規(guī)則的點(diǎn)狀或條狀分布，然后再與金屬基體進(jìn)行連接，在硬質(zhì)合金件與金屬基體之間的釬焊界面上形成不連續(xù)且規(guī)則分布的焊點(diǎn)或條狀焊縫。
[0005]所述駐波的波長(zhǎng)和振幅通過(guò)駐波發(fā)生裝置進(jìn)行調(diào)整。
[0006]本發(fā)明釬焊方法中專(zhuān)用的釬焊設(shè)備，包括坩堝以及環(huán)置在所述坩堝外的加熱裝置；所述坩堝外設(shè)置有支撐桁架，所述坩堝上方的支撐桁架上設(shè)置有向坩堝內(nèi)延伸的一組垂直導(dǎo)軌，合金塊夾持裝置沿所述垂直導(dǎo)軌上下移動(dòng)；對(duì)應(yīng)于坩堝上部位置的支撐桁架上設(shè)置有向坩堝內(nèi)延伸的水平導(dǎo)軌；在所述坩堝內(nèi)設(shè)置有駐波發(fā)生裝置。
[0007]所述駐波發(fā)生裝置為由波形控制系統(tǒng)控制的振蕩電機(jī)以及通過(guò)振蕩電機(jī)帶動(dòng)的均布在所述坩堝內(nèi)的陶瓷振蕩片。
[0008]所述振蕩電機(jī)為兩個(gè)，對(duì)稱(chēng)設(shè)置在所述垂直導(dǎo)軌的外側(cè)，其中每個(gè)振蕩電機(jī)帶動(dòng)一到兩個(gè)陶瓷振蕩片。
[0009]所述的加熱裝置為由電源控制環(huán)繞在所述坩堝外的感應(yīng)線(xiàn)圈。
[0010]本發(fā)明的有益效果體現(xiàn)在以下幾點(diǎn):
1)本發(fā)明所用的釬焊方法切斷了積聚在硬質(zhì)合金釬焊界面上的應(yīng)力線(xiàn)，釋放了硬質(zhì)合金釬焊接頭的應(yīng)力，消除了硬質(zhì)合金工具釬焊開(kāi)裂的風(fēng)險(xiǎn)；
2)本方法釬焊方法在釬焊界面上形成的不連續(xù)且規(guī)則分布的焊點(diǎn)或條狀焊縫可以提高釬焊過(guò)程中接頭的排渣、排氣效果，提高釬焊面的釬著率，改善了釬焊接頭實(shí)際的連接強(qiáng)度，保證了工件的使用性能；
3)本方法為熱膨脹系數(shù)不一的兩個(gè)大面積金屬之間釬焊所致應(yīng)力過(guò)大的問(wèn)題提供了一種新的解決方法。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0011]圖1是本發(fā)明所用釬焊設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0012]圖2a?圖2d是本發(fā)明釬焊過(guò)程的簡(jiǎn)單示意圖。
[0013]圖3a?圖3b是本發(fā)明兩種典型駐波波形。
[0014]圖4是本發(fā)明釬焊件的釬焊界面示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015]如圖1所示，本發(fā)明專(zhuān)用的帶有駐波發(fā)生裝置的釬焊裝置包括坩堝I以及環(huán)置在坩堝I外的加熱裝置，加熱裝置為由電源9控制環(huán)繞在坩堝外的感應(yīng)線(xiàn)圈10組成；坩堝I外設(shè)置有支撐桁架2，坩堝上方的支撐桁架上設(shè)置有向坩堝I內(nèi)延伸的一組垂直導(dǎo)軌3，合金塊夾持裝置4沿垂直導(dǎo)軌3上下移動(dòng)；對(duì)應(yīng)于坩堝I上部位置的支撐桁架上設(shè)置有向坩堝內(nèi)延伸的水平導(dǎo)軌5 ;在坩堝I內(nèi)設(shè)置有駐波發(fā)生裝置:該駐波發(fā)生裝置為由波形控制系統(tǒng)6控制的振蕩電機(jī)7以及通過(guò)振蕩電機(jī)7帶動(dòng)的均布在坩堝I內(nèi)的陶瓷振蕩片8。
[0016]為保證熔融釬料表面的駐波波峰滿(mǎn)足釬焊要求，振蕩電機(jī)7為兩個(gè)，對(duì)稱(chēng)設(shè)置在坩堝的兩側(cè)，如可以設(shè)置在垂直導(dǎo)軌3的外側(cè)，其中每個(gè)振蕩電機(jī)7帶動(dòng)一到兩個(gè)陶瓷振蕩片8。
[0017]如圖2a_2d所示，使用本發(fā)明的釬焊裝置焊接時(shí)，首先通過(guò)感應(yīng)線(xiàn)圈10(圖中未畫(huà)出)加熱熔化坩堝I內(nèi)的釬料11，將合金塊12的待焊面涂敷焊劑(可提高焊接質(zhì)量)，用合金塊夾持裝置4夾緊后沿垂直導(dǎo)軌3下降至釬料11上方20cm處預(yù)熱30s，將金屬基體13在坩堝I外預(yù)熱(目的也是為提高焊接質(zhì)量);待釬料11熔化后，駐波發(fā)生裝置開(kāi)動(dòng)，振蕩電機(jī)7帶動(dòng)陶瓷振蕩片8在熔融態(tài)的釬料11表面形成一組平行或兩組傳播方向相互垂直的駐波，利用步進(jìn)電機(jī)精確控制合金塊12沿垂直導(dǎo)軌3下降，直至待焊面和熔融釬料表面的駐波波峰接觸(見(jiàn)圖2a所示)，在合金塊12的焊接表面覆蓋一層平行分布的熔融釬料條帶或覆蓋一層周期性分布的熔融釬料點(diǎn)，然后迅速升起合金塊12，預(yù)熱后的金屬基體13由步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)沿水平導(dǎo)軌5移動(dòng)至合金塊12的下方(見(jiàn)圖2b所示);合金塊12下降落到金屬基體13上，松開(kāi)夾持機(jī)構(gòu)4，完成對(duì)接(見(jiàn)圖2c所示)，最后將焊接件沿水平導(dǎo)軌5推出冷卻，完成釬焊工作(見(jiàn)圖2d所示)。
[0018]如果振蕩電機(jī)7帶動(dòng)一組陶瓷振蕩片8動(dòng)作，雙片振蕩出現(xiàn)平行波紋，如圖3a所示，則在熔融態(tài)的釬料11表面就會(huì)形成平行駐波；如果振蕩電機(jī)7帶動(dòng)兩組陶瓷振蕩片8動(dòng)作，四片振蕩會(huì)形成兩組傳播方向垂直的波紋，如圖3b所示，則在熔融態(tài)的釬料11表面就會(huì)形成兩組傳播方向相互垂直的駐波。
[0019]熔融釬料表面形成的駐波波長(zhǎng)和振幅可以通過(guò)駐波發(fā)生裝置的波形控制系統(tǒng)6進(jìn)行調(diào)節(jié)，即釬焊界面上焊點(diǎn)/或焊縫的尺寸和間距可通過(guò)調(diào)整駐波的波長(zhǎng)和振幅控制。
[0020]釬焊后焊接件的焊接界面如圖4所示，連接界面上的焊點(diǎn)/焊縫14不連續(xù)，可以為規(guī)則分布的焊點(diǎn)或平行排列的焊縫，即切斷了積聚在焊接界面上的應(yīng)力線(xiàn)，消除了硬質(zhì)合金工具釬焊開(kāi)裂的風(fēng)險(xiǎn)。
【權(quán)利要求】
1.一種駐波約束的大面積硬質(zhì)合金釬焊方法，其特征在于:使用專(zhuān)用的帶有駐波發(fā)生裝置的釬焊設(shè)備，首先將釬料放入坩堝內(nèi)熔融后，通過(guò)駐波發(fā)生裝置在熔融釬料的表面形成駐波，待焊接的硬質(zhì)合金件與熔融釬料的表面波峰接觸后，釬料在硬質(zhì)合金件的待焊面上形成規(guī)則的點(diǎn)狀或條狀分布，然后再與金屬基體進(jìn)行連接，在硬質(zhì)合金件與金屬基體之間的釬焊界面上形成不連續(xù)且規(guī)則分布的焊點(diǎn)或條狀焊縫。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的駐波約束的大面積硬質(zhì)合金釬焊方法，其特征在于:所述駐波的波長(zhǎng)和振幅通過(guò)駐波發(fā)生裝置進(jìn)行調(diào)整。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述釬焊方法中專(zhuān)用的釬焊設(shè)備，其特征在于:包括坩堝(I)以及環(huán)置在所述坩堝(I)外的加熱裝置；所述坩堝(I)外設(shè)置有支撐桁架(2)，所述坩堝上方的支撐桁架上設(shè)置有向坩堝(I)內(nèi)延伸的一組垂直導(dǎo)軌(3 )，合金塊夾持裝置(4 )沿所述垂直導(dǎo)軌(3)上下移動(dòng)；對(duì)應(yīng)于坩堝(I)上部位置的支撐桁架上設(shè)置有向坩堝內(nèi)延伸的水平導(dǎo)軌(5);在所述坩堝(I)內(nèi)設(shè)置有駐波發(fā)生裝置。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的釬焊設(shè)備，其特征在于:所述駐波發(fā)生裝置為由波形控制系統(tǒng)(6)控制的振蕩電機(jī)(7)以及通過(guò)振蕩電機(jī)(7)帶動(dòng)的均布在所述坩堝(I)內(nèi)的陶瓷振蕩片(8)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的釬焊設(shè)備，其特征在于:所述振蕩電機(jī)(7)為兩個(gè)，對(duì)稱(chēng)設(shè)置在所述垂直導(dǎo)軌(3)的外側(cè)，其中每個(gè)振蕩電機(jī)(7)帶動(dòng)一到兩個(gè)陶瓷振蕩片(8)。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的釬焊設(shè)備，其特征在于:所述的加熱裝置為由電源(9)控制環(huán)繞在所述坩堝外的感應(yīng)線(xiàn)圈(10 )。
【文檔編號(hào)】B23K1/06GK103464855SQ201310443951
【公開(kāi)日】2013年12月25日 申請(qǐng)日期:2013年9月26日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月26日
【發(fā)明者】龍偉民, 張青科, 裴夤崟, 鐘素娟, 朱坤, 樊江磊, 黃俊蘭, 張雷, 李秀朋, 呂登峰, 侯江濤, 黃小勇 申請(qǐng)人:鄭州機(jī)械研究所