一次成型釬焊超硬磨料工具的布料工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一次成型釬焊超硬磨料工具的布料工藝，包括以下步驟：⑴制備復(fù)合丸粒備用：在磨粒外圍包裹焊料層形成復(fù)合體后，再在復(fù)合體外圍包裹石蠟層形成復(fù)合丸粒；⑵清理基體表面；⑶在基體表面的布料區(qū)刷涂粘結(jié)劑；⑷在由步驟⑶所得的基體表面的布料區(qū)布灑復(fù)合丸粒，復(fù)合丸粒緊密排布粘接在基體表面的布料區(qū)上，獲得半成品；⑸清理半成品表面，備好待焊。本發(fā)明由于將磨粒與焊料按照一定關(guān)系進(jìn)行匹配，并按照制粒工藝制成復(fù)合體，再在外面包裹一層石蠟形成復(fù)合丸粒，大大簡(jiǎn)化了布料工藝，并結(jié)合布料設(shè)備的使用，保證了釬焊質(zhì)量的穩(wěn)定性。同時(shí)又便于工業(yè)化生產(chǎn)操作。本發(fā)明所設(shè)計(jì)方案，對(duì)工件的適應(yīng)性好，釬焊質(zhì)量穩(wěn)定，適于工業(yè)化生產(chǎn)。
【專利說明】一次成型釬焊超硬磨料工具的布料工藝
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種釬焊超硬磨料工具的布料工藝，特別涉及一種一次成型釬焊超硬磨料工具的布料工藝。廣泛應(yīng)用于制作釬焊金剛石鋸片、釬焊金剛石鉆頭、釬焊金剛石磨輪、釬焊串珠繩鋸、異型金剛石工具、釬焊CBN工具、合金碎粒、剛玉或碳化硅等超硬工具。利用該方法制備的超硬磨料工具可應(yīng)用于石材、陶瓷、玻璃加工、金屬或非金屬加工、礦山開采等領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)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(jié)工具兩大類，它們各有所長(zhǎng)。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(rùn)，磨粒與胎體金屬間的界面不存在牢固的冶金結(jié)合層。胎體對(duì)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(jī)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(qiáng)度、鋒利度高以及壽命長(zhǎng)等優(yōu)勢(shì)，在金屬材料、硬脆材料等領(lǐng)域的切割、磨削已得到了越來越多的應(yīng)用，并在許多領(lǐng)域替代了傳統(tǒng)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(yīng)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(yǎng)護(hù)、地質(zhì)鉆探、礦山開采、公共安全等領(lǐng)域得到了越來越多的應(yīng)用，市場(chǎng)需求逐漸增多。
[0005]由于釬焊超硬磨料技術(shù)是近幾年才開始深入研究的新興技術(shù)。相關(guān)的釬焊工具生產(chǎn)廠家較少，而且對(duì)釬焊超硬工具的制備仍處于邊研發(fā)邊生產(chǎn)的階段。目前，歐美、韓國(guó)少數(shù)國(guó)家以及我國(guó)臺(tái)灣地區(qū)掌握了一定的釬焊超硬工具的布料工藝。國(guó)內(nèi)廠家由于研發(fā)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(jù)簡(jiǎn)單數(shù)次試驗(yàn)結(jié)果便確定某種釬焊工藝，這種做法雖然能生產(chǎn)出基本符合要求的產(chǎn)品，但也暴露出一定的問題，一是由于生產(chǎn)工藝沒有精確控制，生產(chǎn)質(zhì)量難以穩(wěn)定，產(chǎn)品合格率一直無法快速提高。再者，所確定的生產(chǎn)工藝難具精確化、細(xì)分化，對(duì)不同加工要求難以做到區(qū)別對(duì)待。以上兩個(gè)方法在較大程度上制約了釬焊工具技術(shù)在國(guó)內(nèi)的發(fā)展，也限制了中國(guó)釬焊超硬磨料技術(shù)在國(guó)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(gè)主要工藝過程。從整個(gè)生產(chǎn)流程中可以看出，基體清理、釬焊加熱等工序已可以做到標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)，可以保證穩(wěn)定與一致。但基體的布料工藝由于產(chǎn)品種類不同、加工對(duì)象不同，往往需要做部分調(diào)整，而且還較難控制，這導(dǎo)致了相關(guān)釬焊工具質(zhì)量難以達(dá)到穩(wěn)定提高的目的。因此，決定釬焊超硬磨料工具質(zhì)量關(guān)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(guān)生產(chǎn)廠家以及國(guó)內(nèi)高校研究所對(duì)釬焊布料工藝做了一定的研究，也有相關(guān)研究被報(bào)道?？偨Y(jié)目前所報(bào)道的布料工藝方式，主要有兩種:一種是用粉末狀焊料進(jìn)行釬焊，將焊料與釬劑或者粘結(jié)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(jìn)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(jìn)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(duì)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(yīng)性差，此外粉末狀焊料與粘結(jié)劑的混合也是較難控制的，這是由于粘結(jié)劑一般會(huì)有部分揮發(fā)，所調(diào)制的膏狀焊料濃度不斷變化，在涂抹工件時(shí)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(jié)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(duì)平面工件易于操作，但對(duì)于曲面以及回轉(zhuǎn)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(duì)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(shí)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(diào)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(duì)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(shí)際上喪失了釬焊超硬磨料技術(shù)所具有的優(yōu)勢(shì)，無法發(fā)揮釬焊技術(shù)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(duì)布料精度有很高要求，又因工序較多影響生產(chǎn)效率，因此，為了能夠精確控制產(chǎn)品質(zhì)量，穩(wěn)定生產(chǎn)工藝，提高生產(chǎn)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。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]本發(fā)明的目的在于提供一種操作簡(jiǎn)便、提高布料效率、對(duì)工件的適應(yīng)性好、能夠保證釬焊質(zhì)量穩(wěn)定的一次成型釬焊超硬磨料工具的布料工藝，宜于工業(yè)化批量生產(chǎn)，進(jìn)行連續(xù)大批量操作。
[0012]本發(fā)明的目的通過如下的技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn):一次成型釬焊超硬磨料工具的布料工藝，其特征在于包括以下步驟:
[0013]⑴制備復(fù)合丸粒備用:在磨粒外圍包裹焊料層形成復(fù)合體后，再在復(fù)合體外圍包裹石蠟層形成復(fù)合丸粒；
[0014]⑵清理基體表面；
[0015]⑶在基體表面的布料區(qū)刷涂粘結(jié)劑；
[0016]⑷在由步驟⑶所得的基體表面的布料區(qū)布灑復(fù)合丸粒，復(fù)合丸粒緊密排布粘接在基體表面的布料區(qū)上，獲得半成品；
[0017](5)清理半成品表面，備好待焊。
[0018]本發(fā)明在基體表面的布料區(qū)布灑復(fù)合丸粒，操作簡(jiǎn)便，布料效率大大提高。焊料與磨料的匹配關(guān)系可以在布料前確定好，將人工影響降至最低，生產(chǎn)一致性好；利用石蠟高溫?fù)]發(fā)的特點(diǎn)，可以將磨粒按照需要的排布密度進(jìn)行布料，磨粒中心間距通過石蠟層的厚度進(jìn)行控制，不會(huì)出現(xiàn)排布不均勻的現(xiàn)象，布料均勻，外觀美觀；對(duì)平面工件、回轉(zhuǎn)面工件、異型曲線工件均可布料，對(duì)工件的適應(yīng)性好；結(jié)合布料設(shè)備可以進(jìn)行連續(xù)大批量操作，宜于工業(yè)化批量生產(chǎn)。
[0019]本發(fā)明所述復(fù)合丸粒為球體或者近似球體。
[0020]本發(fā)明所述復(fù)合丸粒中磨粒與焊料形成復(fù)合體半徑R的計(jì)算公式為:
[0021]
【權(quán)利要求】
1.一次成型釬焊超硬磨料工具的布料工藝，其特征在于包括以下步驟: ⑴制備復(fù)合丸粒備用:在磨粒外圍包裹焊料層形成復(fù)合體后，再在復(fù)合體外圍包裹石蠟層形成復(fù)合丸粒； ⑵清理基體表面； ⑶在基體表面的布料區(qū)刷涂粘結(jié)劑； ⑷在由步驟⑶所得的基體表面的布料區(qū)布灑復(fù)合丸粒，復(fù)合丸粒緊密排布粘接在基體表面的布料區(qū)上，獲得半成品； (5)清理半成品表面，備好待焊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一次成型釬焊超硬磨料工具的布料工藝，其特征在于:所述復(fù)合丸粒為球體或者近似球體。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一次成型釬焊超硬磨料工具的布料工藝，其特征在于:所述復(fù)合丸粒中磨粒與焊料形成復(fù)合體半徑R的計(jì)算公式為:
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一次成型釬焊超硬磨料工具的布料工藝，其特征在于:所述石蠟層厚度W的計(jì)算公式為:
ff=L/2-R 其中，L是磨粒中心間距。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一次成型釬焊超硬磨料工具的布料工藝，其特征在于:k取1.5 ~4.0，h 取 I。
6.根據(jù)權(quán)利要求1~5任一項(xiàng)所述的一次成型釬焊超硬磨料工具的布料工藝，其特征在于:所述復(fù)合丸粒采用制粒工藝制備而成。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一次成型釬焊超硬磨料工具的布料工藝，其特征在于:制備復(fù)合丸粒的制粒工藝包括以下步驟: ①將磨粒放置在一個(gè)沿復(fù)雜曲線旋轉(zhuǎn)的空殼內(nèi)； ②向空殼內(nèi)通入氣流將磨粒吹起，同時(shí)在空殼內(nèi)一側(cè)噴混含有制粒劑的焊料，磨粒吸附焊料并不斷滾動(dòng)，使焊料包裹在磨粒外圍形成復(fù)合體； ③篩選出所需粒度的復(fù)合體； ④將復(fù)合體放置在一個(gè)沿復(fù)雜曲線旋轉(zhuǎn)的空殼內(nèi)； ⑤向空殼內(nèi)通入氣流將復(fù)合體吹起，同時(shí)在空殼內(nèi)一側(cè)噴混含有制粒劑的石蠟，復(fù)合體吸附石蠟并不斷滾動(dòng)，使石蠟包裹在復(fù)合體外圍形成復(fù)合丸粒； ⑥制備完畢，篩選出所需粒度的復(fù)合丸粒備用。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一次成型釬焊超硬磨料工具的布料工藝，其特征在于:所述粘結(jié)劑是體積濃度為20%~90%的濃粘結(jié)劑。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一次成型釬焊超硬磨料工具的布料工藝，其特征在于:所述的焊料層為預(yù)合金粉末，粒度為30~300目。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一次成型釬焊超硬磨料工具的布料工藝，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、剛玉或碳化硅。
【文檔編號(hào)】B24D7/00GK103522206SQ201310319993
【公開日】2014年1月22日 申請(qǐng)日期:2013年7月26日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月26日
【發(fā)明者】牟新, 肖冰, 鞠穗豐, 彭進(jìn)欽, 丘鵬輝, 林繼輝 申請(qǐng)人:廣東省電力線路器材廠