一種用于異型超硬磨料砂輪超高頻感應(yīng)釬焊的感應(yīng)器結(jié)構(gòu)及加熱方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于異型超硬磨料砂輪超高頻感應(yīng)釬焊的感應(yīng)器結(jié)構(gòu)及加熱方法，其中感應(yīng)器結(jié)構(gòu)包括導(dǎo)磁體以及加熱用感應(yīng)線圈，感應(yīng)線圈為雙回線，該雙回線感應(yīng)線圈包括用于預(yù)熱的第一線圈和用于釬焊的第二線圈，第一線圈和第二線圈沿砂輪軸線方向放置于砂輪基體外圓周上方；第一線圈和第二線圈具有與砂輪基體表面一致的隨型結(jié)構(gòu)，該隨型結(jié)構(gòu)包括凹陷部分和凸起部分；在第二線圈的凹陷部分設(shè)置導(dǎo)磁體。一方面，感應(yīng)線圈采用隨型結(jié)構(gòu)，對砂輪基體進行感應(yīng)釬焊，極大的縮短了成型砂輪的制作周期以及減小基體變形；另一方面，在成型面難加熱區(qū)域鑲嵌導(dǎo)磁體，減小磁路中的漏磁通，從而改變磁場分布，可以有效的解決成型面溫度分布不均勻的問題。
【專利說明】一種用于異型超硬磨料砂輪超高頻感應(yīng)釬焊的感應(yīng)器結(jié)構(gòu)及加熱方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及超硬磨料工具領(lǐng)域，具體涉及一種用于大尺寸異型超硬磨料砂輪超高頻感應(yīng)釬焊的感應(yīng)器結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，在實際生產(chǎn)中使用的異型砂輪一般采用單層電鍍工藝來制作，鍍層金屬只是機械包埋金剛石磨粒，與磨粒和基體之間沒有形成牢固的化學(xué)冶金結(jié)合，因此鍍層金屬對磨粒的把持力不大，當(dāng)加工負(fù)荷較大時，工具容易因磨粒脫落或鍍層金屬成片剝落而導(dǎo)致整體失效。如要增加磨粒與鍍層金屬的結(jié)合力，只有增加鍍層金屬的厚度，其結(jié)果是導(dǎo)致容屑空間和磨粒出露高度的減小，工件容易發(fā)生堵塞，散熱效果差，工件表面容易發(fā)生燒傷。
[0003]單層釬焊超硬磨料砂輪因其釬焊時在磨料、釬料與基體界面上發(fā)生的諸如溶解、擴散、化合之類的相互作用，從根本上改善了磨料、結(jié)合劑(釬料合金)、基體三者間的結(jié)合強度，與傳統(tǒng)的單層電鍍砂輪相比具有明顯的優(yōu)勢。單層釬焊金剛石工具的主要制造方式有爐中釬焊和高頻感應(yīng)釬焊兩種。爐中釬焊因其升降溫速度慢，導(dǎo)致釬焊周期較長，而且其采用的是整體加熱，對于大尺寸的砂輪基體變形較嚴(yán)重。目前，在大尺寸的釬焊砂輪，尤其是成型砂輪制造的時候，一般采用分體式，做成小的鑲塊，釬焊好了之后再組裝成為砂輪整體。盡管這種方法制造出的單層釬焊砂輪能用于航空難加工材料鎳基高溫合金的成型磨肖IJ，但是由于機械裝配精度有限，砂輪在高速旋轉(zhuǎn)過程中節(jié)塊連接處的應(yīng)力非常高，從而產(chǎn)生極大的變形，因此其整體精度難以保證。
[0004]近年來，國內(nèi)外研究學(xué)者提出了高頻感應(yīng)釬焊工藝，其出發(fā)點是采用局部加熱代替真空爐中整體加熱的方式，可以有效的減小基體變形，提高加工效率。然而在利用感應(yīng)釬焊對成型面進行加熱時，由于成型面的感應(yīng)加熱存在尖角效應(yīng)，在曲率半徑較小的區(qū)域會導(dǎo)致熱量的集中，使得加熱溫度分布不均勻，而且隨著電流頻率的升高，溫度不均勻的問題更加突出，目前還不能將超高頻感應(yīng)釬焊工藝應(yīng)用在異型砂輪的制作中。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]發(fā)明目的:
為了解決成型砂輪感應(yīng)加熱時溫度分布不均勻的問題，本發(fā)明提供了一種用于異型超硬磨料砂輪超高頻感應(yīng)釬焊的感應(yīng)器結(jié)構(gòu)及感應(yīng)加熱方法，能夠?qū)崿F(xiàn)成型面沿砂輪軸線方向溫度均勻分布，同時也極大的縮短成型砂輪的制作周期。
[0006]技術(shù)方案:
本發(fā)明為實現(xiàn)上述目的采用如下技術(shù)方案:
一種用于異型超硬磨料砂輪超高頻感應(yīng)釬焊的感應(yīng)器結(jié)構(gòu)，包括導(dǎo)磁體以及感應(yīng)加熱用線圈，其特征在于:所述的感應(yīng)線圈為雙回線，該雙回線感應(yīng)線圈包括用于預(yù)熱的第一線圈和用于釬焊的第二線圈，所述的第一線圈和第二線圈沿砂輪軸線方向放置于砂輪基體外圓周上方，所述的第一線圈和第二線圈一端連接且第一線圈和第二線圈的電流方向相反；所述的第一線圈和第二線圈具有與所述砂輪基體表面一致的隨型結(jié)構(gòu)，該隨型結(jié)構(gòu)包括凹陷部分和凸起部分；在所述第二線圈的凹陷部分設(shè)置所述的導(dǎo)磁體，在所述導(dǎo)磁體上設(shè)置有槽口，所述的第二線圈位于所述的槽口內(nèi)。
[0007]所述導(dǎo)磁體的槽口為矩形。
[0008]所述第一線圈和第二線圈之間具有8mnTl2mm之間的間隙。
[0009]所述導(dǎo)磁體沿線圈軸線方向的截面尺寸是變化的。
[0010]所述異型超硬磨料砂輪基體直徑大于或等于400mm。
[0011]一種用于異型超硬磨料砂輪的加熱方法，其特征在于，步驟如下:
步驟一、在砂輪基體外圓周上方布置所述的雙回線感應(yīng)線圈，在感應(yīng)線圈上連接頻率為0.8~1.2MHz的感應(yīng)加熱電源，電源的電流大小為24A~30A ；
步驟二、以0.5mm/s的線速度轉(zhuǎn)動砂輪基體，接通所述的感應(yīng)加熱電源，釬焊的砂輪基體表面在轉(zhuǎn)動到第 一線圈的位置進行預(yù)熱，釬焊的砂輪基體表面在轉(zhuǎn)動到第二線圈的位置進行釬焊，砂輪基體轉(zhuǎn)動一周，即完成整個釬焊過程。
[0012]本發(fā)明用于異型砂輪超高頻感應(yīng)釬焊的感應(yīng)器結(jié)構(gòu)，采用頻率為0.8^1.2MHz的感應(yīng)加熱電源作為熱源，線圈采用雙回線隨型結(jié)構(gòu)，并且在難加熱區(qū)域(即砂輪基體的凹面部分)采用具有聚磁作用的截面尺寸變化的C型導(dǎo)磁體，從而改變成型面的溫度分布，實現(xiàn)成型面溫度的均勻分布。
[0013]采用上述方案后，本發(fā)明用于異型砂輪超高頻感應(yīng)釬焊用的感應(yīng)器結(jié)構(gòu)，可以實現(xiàn)超高頻感應(yīng)加熱時成型面溫度均勻分布，同時，有效的解決了當(dāng)前電鍍工藝存在的磨料與基體結(jié)合力弱以及爐中釬焊工藝存在的釬焊周期長、砂輪基體熱變形量大等問題。首先，由于導(dǎo)磁體的聚磁效應(yīng),可以減少空氣中的漏磁通,進而減小回路中的磁阻,提高凹面感應(yīng)加熱時的效率，實現(xiàn)了異型砂輪的超高頻感應(yīng)釬焊。其次，線圈采用雙回線結(jié)構(gòu)，先對砂輪基體進行預(yù)熱，再進行感應(yīng)釬焊，可以縮短加熱時間，從而縮短砂輪制作的周期。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1為本發(fā)明所述的用于異型砂輪超高頻感應(yīng)釬焊的感應(yīng)器結(jié)構(gòu)局部放大正視圖；
圖2為導(dǎo)磁體與感應(yīng)線圈配合部位局部放大俯視圖；
圖3為導(dǎo)磁體與感應(yīng)線圈配合部位局部放大左視圖；
圖中:I 一感應(yīng)線圈，11 一第一線圈，12—第二線圈,2一導(dǎo)磁體，3一砂輪基體。
【具體實施方式】
[0015]本發(fā)明用于大尺寸異型超硬磨料砂輪超高頻感應(yīng)釬焊的感應(yīng)器結(jié)構(gòu)，線圈采用雙回線隨型結(jié)構(gòu)，并且在難加熱區(qū)域(即凹面加熱區(qū)域)采用截面變化的矩形槽口導(dǎo)磁體，從而提高凹面的加熱效率，以實現(xiàn)成型面溫度的均勻分布。
[0016]本發(fā)明用于異型砂輪超高頻感應(yīng)釬焊的感應(yīng)器結(jié)構(gòu)，如圖1一圖2所示，包括感應(yīng)線圈I，導(dǎo)磁體2，砂輪基體3。[0017]感應(yīng)線圈I為導(dǎo)電元件，形狀為雙回線，即由第一線圈11和第二線圈12在砂輪基體3的一側(cè)連接，而另一側(cè)則分別接感應(yīng)加熱電源的正負(fù)極，利用交變的磁場產(chǎn)生電場，以實現(xiàn)對砂輪基體的加熱。第一線圈和第二線圈均采用隨型結(jié)構(gòu)，截面為矩形，且線圈截面寬度為2mnT4mm,壁厚為0.5mm,中間通水冷卻。在第二線圈12的凹陷部分鑲嵌導(dǎo)磁體2,導(dǎo)磁體2為具有槽口的C型結(jié)構(gòu)，其中槽口的形狀可以為矩形或其他形狀，導(dǎo)磁體的磁軛尺寸取線圈寬度的2?3倍。如圖1所示，感應(yīng)釬焊時，感應(yīng)線圈I內(nèi)部通入頻率IMHz的交變電流，不加導(dǎo)磁體的第一線圈對砂輪基體先進行預(yù)熱，以提高加熱效率。
[0018]導(dǎo)磁體2為聚磁兀件,一方面，由于導(dǎo)磁體2具有較高的相對磁導(dǎo)率,使得絕大部分磁通都從導(dǎo)磁體內(nèi)部流過，從而減小了空氣中的漏磁通；另一方面，由于導(dǎo)磁體2具有槽口效應(yīng)，將磁力線趨向?qū)Т朋w矩形槽口處，使得加熱區(qū)域減小，從而提高加熱效率。本發(fā)明中的導(dǎo)磁體采用矩形槽口結(jié)構(gòu)，僅在加熱凹面區(qū)域加裝導(dǎo)磁體2，以提高難加熱區(qū)域的加熱效率，改善成型面加熱時的尖角效應(yīng)。導(dǎo)磁體2可以在IMHz的頻率下正常工作，且相對磁導(dǎo)率穩(wěn)定在18左右。砂輪基體3為直徑大于或等于400_異型超硬磨料砂輪，用于成型磨削。
[0019]如圖1所示，感應(yīng)釬焊時，在感應(yīng)線圈I中通入頻率1MHz，大小為24A?30A的交變電流，感應(yīng)線圈I固定在砂輪基體上方，砂輪基體3以0.5mm/s的線速度轉(zhuǎn)動，由沒有安置導(dǎo)磁體的第一線圈對砂輪基體3先進行預(yù)熱，當(dāng)砂輪基體3轉(zhuǎn)至安置導(dǎo)磁體的第二線圈下方便進行感應(yīng)釬焊，砂輪基體3轉(zhuǎn)動一圈即可完成整個釬焊過程。
[0020]采用上述感應(yīng)器結(jié)構(gòu)后，可以實現(xiàn)超高頻感應(yīng)加熱時成型面溫度均勻分布，同時，有效的解決了當(dāng)前爐中釬焊工藝存在的釬焊周期長、大尺寸砂輪基體熱變形量大等問題。首先，由于導(dǎo)磁體的聚磁效應(yīng)，可以減少空氣中的漏磁通，進而減小回路中的磁阻，提高凹面感應(yīng)加熱時的效率，實現(xiàn)了異型砂輪的超高頻感應(yīng)釬焊。其次，線圈采用雙回線結(jié)構(gòu)，先對砂輪基體進行預(yù)熱，再進行感應(yīng)釬焊，可以縮短加熱時間，從而縮短砂輪制作的周期。
[0021]應(yīng)該指出，雖然結(jié)合附圖及實施方式已對本發(fā)明做了詳細(xì)描述，但本發(fā)明的構(gòu)思并不局限于此，凡利用本發(fā)明的構(gòu)思對本發(fā)明進行非實質(zhì)性的改動，均應(yīng)屬于侵犯本發(fā)明保護范圍的行為。
【權(quán)利要求】
1.一種用于異型超硬磨料砂輪超高頻感應(yīng)釬焊的感應(yīng)器結(jié)構(gòu)，包括導(dǎo)磁體以及感應(yīng)加熱用感應(yīng)線圈，其特征在于:所述的感應(yīng)線圈為雙回線，該雙回線感應(yīng)線圈包括用于預(yù)熱的第一線圈和用于釬焊的第二線圈，所述的第一線圈和第二線圈沿砂輪軸線方向放置于砂輪基體外圓周上方，所述的第一線圈和第二線圈一端連接且第一線圈和第二線圈的電流方向相反；所述的第一線圈和第二線圈具有與所述砂輪基體表面一致的隨型結(jié)構(gòu)，該隨型結(jié)構(gòu)包括凹陷部分和凸起部分；在所述第二線圈的凹陷部分設(shè)置所述的導(dǎo)磁體，在所述導(dǎo)磁體上設(shè)置有矩形槽口，所述的第二線圈位于所述的槽口內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于異型超硬磨料砂輪超高頻感應(yīng)釬焊的感應(yīng)器結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述導(dǎo)磁體的槽口為矩形。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于異型超硬磨料砂輪超高頻感應(yīng)釬焊的感應(yīng)器結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述第一線圈和第二線圈之間具有8mnTl2mm之間的間隙。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于異型超硬磨料砂輪超高頻感應(yīng)釬焊的感應(yīng)器結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述的導(dǎo)磁體沿線圈軸線方向的截面尺寸是變化的。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于異型超硬磨料砂輪超高頻感應(yīng)釬焊的感應(yīng)器結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述的大尺寸砂輪基體直徑大于或等于400mm。
6.一種基于權(quán)利要求1所述感應(yīng)器結(jié)構(gòu)用于異型超硬磨料砂輪的加熱方法，其特征在于，步驟如下: 步驟一、在砂輪基體外圓周上方布置所述的雙回線感應(yīng)線圈，在感應(yīng)線圈上連接頻率為0.8?1.2MHz的交變感應(yīng)加熱電源，電源的電流大小為24A?30A ； 步驟二、以0.5mm/s的線速度轉(zhuǎn)動砂輪基體，接通所述的感應(yīng)加熱電源，釬焊的砂輪基體表面在轉(zhuǎn)動到第一線圈的位置進行預(yù)熱，釬焊的異砂輪基體表面在轉(zhuǎn)動到第二線圈的位置進行釬焊，砂輪基體轉(zhuǎn)動一周，即完成整個釬焊過程。
【文檔編號】B24D18/00GK103949746SQ201410170009
【公開日】2014年7月30日 申請日期:2014年4月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月25日
【發(fā)明者】傅玉燦, 童欣, 徐九華, 蘇宏華, 李奇林, 陳佳佳 申請人:南京航空航天大學(xué)