專利名稱：感應(yīng)加熱釬焊制作超硬磨料工具的氣體保護(hù)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種焊機(jī)，具體涉及對(duì)超硬磨料(金剛石、立方氮化硼)工具進(jìn) 行感應(yīng)加熱釬焊制作的氣體保護(hù)裝置。
背景技術(shù)：
目前，超硬磨料(金剛石、CBN)工具主要有電鍍工具、燒結(jié)(熱固化)工 具和釬焊工具。電鍍超硬磨料工具僅靠鍍層機(jī)械包埋磨料，在超硬磨料與鍍層界 面上沒(méi)有結(jié)合強(qiáng)度；燒結(jié)超硬磨料工具是用金屬粉末與超硬磨料顆?；旌蠅号鳠?結(jié)制成的，在孕鑲超硬磨料與胎體材料界面上既不浸潤(rùn)也無(wú)結(jié)合強(qiáng)度。這兩種工 具磨料在重負(fù)荷作業(yè)時(shí)都會(huì)因把持力不夠而過(guò)早脫落，磨料利用率低，工具壽命 短。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外研究用釬焊法制作超硬磨料工具，由于超硬磨料和熔化釬料 中的活性元素(如Cr、 Ti)反應(yīng)，該反應(yīng)改善了熔化釬焊組分對(duì)磨料表面的潤(rùn)濕 爬升能力，使結(jié)合劑和超硬磨料之間兼容性增強(qiáng)，提升了附著粘結(jié)強(qiáng)度，解決了 工具上超硬磨料把持力不夠的問(wèn)題。為避免超硬磨料特別是金剛石磨料在高溫釬 焊時(shí)的熱損傷和石墨化，必須在真空、保護(hù)氣體中釬焊。金剛石的熱損傷與氛圍 有關(guān)，在空氣中金剛石開(kāi)始石墨化的溫度為80(TC，在一般工業(yè)性保護(hù)氣氛或真 空下，金剛石開(kāi)始熱損傷的溫度為1200°C。
真空爐中焊和氣體保護(hù)感應(yīng)焊都是可行的方法。目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)真空爐中釬 焊超硬磨料已進(jìn)行了比較深入的研究并已應(yīng)用于工業(yè)化規(guī)模生產(chǎn)中，而對(duì)高頻感 應(yīng)釬焊的研究很少問(wèn)津，尚無(wú)適應(yīng)工業(yè)化規(guī)模生產(chǎn)的氣體保護(hù)感應(yīng)釬焊裝置。
根據(jù)保護(hù)氣的不同，可分為還原性氣體釬焊、惰性氣體釬焊。還原性氣體是 指氫(H2)，或氫和氮(H2， N2)的混合氣體，或者是氫、氮、 一氧化碳(H2， N2、 CO)混合氣體，其中氫和一氧化碳是還原氣體。惰性氣體主要是氬氣(Ar) 與氦氣(He)。
本專利發(fā)明人對(duì)在真空電阻加熱爐內(nèi)釬焊制作超硬磨料工具己進(jìn)行了深入 系統(tǒng)的研究，真空電阻加熱爐中釬焊制造各類工具既需要加熱設(shè)備也需要高真空 設(shè)備，成本很高，同時(shí)在生產(chǎn)過(guò)程中，抽真空及爐內(nèi)升降溫時(shí)間較長(zhǎng)，致使生產(chǎn)周期延長(zhǎng)，由于加熱速度慢，長(zhǎng)時(shí)間的高溫加熱對(duì)基體微觀結(jié)構(gòu)和金剛石磨粒的 性能會(huì)產(chǎn)生不利影響。因此，本專利發(fā)明人發(fā)明了氣體保護(hù)感應(yīng)釬焊裝置，并可 用于大批量釬焊制作系列超硬磨料工具。與真空電阻加熱爐中釬焊相比，感應(yīng)釬 焊具有獨(dú)到的特點(diǎn)加熱速度快，可以局部受熱，熱量集中，經(jīng)濟(jì)又節(jié)能，適應(yīng) 性強(qiáng)，機(jī)動(dòng)靈活，特別適合尺寸較大、易變形的工具的釬焊，而這些特點(diǎn)也使感 應(yīng)加熱更符合快速、敏捷、低成本的市場(chǎng)要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種感應(yīng)加熱釬焊制作超硬磨料工具的氣體保護(hù)裝置，該裝置由 機(jī)架、感應(yīng)加熱系統(tǒng)、氣體保護(hù)腔、工件旋轉(zhuǎn)傳動(dòng)系統(tǒng)和工件升降系統(tǒng)五部分組 成。氣體保護(hù)腔(真空室)由耐高溫的透明石英鐘罩與硬鋁盤通過(guò)耐高溫密封油 脂密封形成；工件旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)由轉(zhuǎn)速可調(diào)的電機(jī)、聯(lián)軸器、軸承座、傳動(dòng)軸組成， 帶動(dòng)工件作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；升降傳動(dòng)系統(tǒng)由手柄、蝸輪蝸桿變速箱、齒輪與齒條組成， 帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)傳動(dòng)系統(tǒng)整體上升下降。使用時(shí)保護(hù)腔內(nèi)可通入氫氣(H2)，或氮?dú)?N2) 或一氧化碳(CO)或氬氣(Ar)或氦氣(He)或其中兩種或兩種以上氣體的混 合物，將空氣從排氣孔排出，高溫釬焊時(shí)防止釬料與基體的氧化、超硬磨料的熱 損傷和金剛石的石墨化。保護(hù)腔排氣孔封閉后，可利用進(jìn)氣孔抽真空，保護(hù)腔可 形成真空室，亦可在真空氛圍內(nèi)感應(yīng)釬焊。釬焊時(shí)，工件在保護(hù)室內(nèi)作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng) 和上升下降運(yùn)動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)工件在感應(yīng)加熱線圈中的恰當(dāng)位置，保證工件表面釬焊 區(qū)域溫度的均勻性。 '
本發(fā)明是通過(guò)如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的一種感應(yīng)加熱釬焊制作超硬磨料工具的 氣體保護(hù)裝置，其特征在于該裝置包括機(jī)架、感應(yīng)加熱系統(tǒng)、氣體保護(hù)腔、工 件升降系統(tǒng)、工件旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)五部分。
所述的機(jī)架包括底座、上固定板和導(dǎo)向立柱；所述的圓柱形四根導(dǎo)向立柱下
端與矩形底座連接，上端與正方形上固定板連接。
所述的氣體保護(hù)腔包括石英鐘罩、上密封板、下密封板；所述的下部為圓柱 形上部為半球形石英鐘罩下端安裝在所述的上密封板上端面上的環(huán)形溝槽中，所 述的環(huán)形溝槽中填充高溫密封油脂；石英鐘罩的上端制作排氣孔；所述的圓柱形 上密封板的圓柱面上制作保護(hù)氣入口，下端面上制作密封錐面；所述的上密封板 平放在所述的上固定板上；所述的下密封梹上端面上制作與上密封板上的密封錐
面相匹配的密封錐面，兩錐面表面上均勻涂覆一層高溫密封油脂，下密封板內(nèi)部 制作若干只相互貫通的冷卻水室，冷卻水室與水管連接；所述的下密封板下端通 過(guò)密封墊、墊板和螺釘螺母與工件升降系統(tǒng)中的上移動(dòng)托盤連接。
所述的感應(yīng)加熱系統(tǒng)，其與石英鐘罩形狀相匹配的感應(yīng)加熱線圈安裝在石英 鐘罩的外側(cè)，并與安裝在本機(jī)外的感應(yīng)加熱電源連接。
所述的工件升降系統(tǒng)，包括上移動(dòng)托盤、下移動(dòng)托盤、支撐立柱、齒條、齒 輪、蝸輪蝸桿變速箱及手柄；所述的上移動(dòng)托盤上端與所述的下密封板連接，下 端面與多根支撐立柱上端連接；所述的矩形下移動(dòng)托盤上制作的圓孔滑配合安裝 在所述的導(dǎo)向立柱上，上端與多根支撐立柱連接；所述的齒條下端與下移動(dòng)托盤 連接，上端與工件旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)中的底板連接；與齒條相嚙合的齒輪與蝸輪蝸桿變速 箱連接；所述的蝸輪蝸桿變速箱安裝在底座上；所述的手柄與蝸桿連接。
所述的工件旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)，包括工件臺(tái)、軸、軸承座、聯(lián)軸器及電機(jī)；所述的工 件臺(tái)與軸連接，軸通過(guò)軸承座和聯(lián)軸器與電機(jī)連接；所述的電機(jī)與下移動(dòng)托盤連 接；所述的軸承座下端的底板一側(cè)與齒條連接。
所述的感應(yīng)加熱線圈也可以安裝在石英鐘罩的內(nèi)側(cè)。
除蝸輪蝸桿變速箱，也可以采用齒輪變速箱，行星齒輪變速箱及其它形式的 變速機(jī)構(gòu)。
除齒輪齒條傳動(dòng)方式，也可以使用鏈傳動(dòng)副，螺母絲杠傳動(dòng)及其它傳動(dòng)方式。 本發(fā)明的積極效果是-
1、 保護(hù)腔內(nèi)充入保護(hù)氣體，或者抽真空，高溫釬焊時(shí)可防止釬料和基體的 氧化、超硬磨料的熱損傷和金剛石的石墨化，確保焊接基體的化學(xué)性能穩(wěn)定，焊 接牢固。
2、 釬焊時(shí)，工件在保護(hù)腔內(nèi)作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和上升下降運(yùn)動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)工件在感 應(yīng)加熱圈中的恰當(dāng)位置，保證工件表面釬焊區(qū)域溫度的均勻化，提高焊接質(zhì)量。


下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。 圖l為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為圖1的左視圖； 圖3為圖1的A-A剖面圖中1、排氣孔，2、感應(yīng)加熱線圈，3、石英鐘罩，4、上密封板，4-1、 密封錐面，5、保護(hù)氣入口， 6、高溫密封油脂，7、上固定板，8、工件臺(tái)，8-1、 軸，9、下密封板，9-l密封錐面，9-2冷卻水室，9-3、密封墊，10、墊板，11、 上移動(dòng)托盤，12、軸承座，12-1、底板，12-2、軸承，12-3、推力軸承，13、聯(lián) 軸器，14、支撐立柱，15、電機(jī)，16、下移動(dòng)托盤，17、導(dǎo)向立柱，18、底座， 19、齒條，20、齒輪，21、蝸輪蝸桿變速箱，22、蝸輪，23、蝸桿，24、手柄， 25、水管，26、螺釘螺母。
具體實(shí)施例方式
如圖l、圖2、圖3所示， 一種感應(yīng)加熱釬焊制作超硬磨料工具的氣體保護(hù) 裝置，其特征在于該裝置包括機(jī)架、感應(yīng)加熱系統(tǒng)、氣體保護(hù)腔、工件升降系 統(tǒng)、工件旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)五部分。
所述的機(jī)架包括底座18、上固定板7和導(dǎo)向立柱17;所述的圓柱形四根導(dǎo) 向立柱17下端與矩形底座18連接，上端與正方形上固定板7連接。
所述的氣體保護(hù)腔包括石英鐘罩3、上密封板4、下密封板9;所述的下部 為圓柱形上部為半球形石英鐘罩3下端安裝在所述的上密封板4上端面上的環(huán)形 溝槽中，所述的環(huán)形溝槽中填充高溫密封油脂6;石英鐘罩3的上端制作排氣孔 1;所述的圓柱形上密封板4的圓柱面上制作保護(hù)氣入口 5，下端面上制作密封 錐面4-l;所述的上密封板4平放在所述的上固定板7上；所述的下密封板9上 端面上制作與上密封板4上的密封錐面4-1相匹配的密封錐面9-1 ，兩錐面表面 上均勻涂覆一層高溫密封油脂，下密封板9內(nèi)部制作若干只相互貫通的冷卻水室 9-2，冷卻水室9-2與水管25連接；所述的下密封板9下端通過(guò)密封墊9-3、墊 板10和螺釘螺母26與工件升降系統(tǒng)中的上移動(dòng)托盤11連接。
所述的感應(yīng)加熱系統(tǒng)，其與石英鐘罩形狀相匹配的感應(yīng)加熱線圈2安裝在石 英鐘罩3的外側(cè)，并與安裝在本機(jī)外的感應(yīng)加熱電源連接。
所述的工件升降系統(tǒng)，包括上移動(dòng)托盤ll、下移動(dòng)托盤16、支撐立柱14、 齒條19、齒輪20、蝸輪蝸桿變速箱21及手柄24;所述的上移動(dòng)托盤11上端與 所述的下密封板9連接，下端面與多根支撐立柱14上端連接；所述的矩形下移 動(dòng)托盤16上制作的圓孔滑配合安裝在所述的導(dǎo)向立柱17上，上端與多根支撐立 柱14連接；所述的齒條19下端與下移動(dòng)托盤16連接，上端與工件旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)中
的底板12-1連接；與齒條19相嚙合的齒輪20與蝸輪蝸桿變速箱21連接；所述 的蝸輪蝸桿變速箱21安裝在底座18上；所述的手柄25與蝸桿23連接。
所述的工件旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)，包括工件臺(tái)8、軸8-l、軸承座12、聯(lián)軸器13及電機(jī) 15;所述的工件臺(tái)18與軸8-1連接，軸8-1通過(guò)軸承座12和聯(lián)軸器13與電機(jī) 15連接;所述的電機(jī)15與下移動(dòng)托盤16連接;所述的軸承座12下端的底板12-1 一側(cè)與齒條19連接。
所述的感應(yīng)加熱線圈2也可以安裝在石英鐘罩3的內(nèi)側(cè)。 除蝸輪蝸桿變速箱，也可以采用齒輪變速箱，行星齒輪變速箱及其它形式的 變速機(jī)構(gòu)。
除齒輪齒條傳動(dòng)方式，也可以使用鏈傳動(dòng)副，螺母絲杠傳動(dòng)及其它傳動(dòng)方式。 如圖l、圖2、圖3所示，釬焊的具體操作過(guò)程為將布好磨料與釬焊料的 待焊工件固定在工件臺(tái)8上，轉(zhuǎn)動(dòng)手柄24使工件臺(tái)8上升，由于上密封板4與 下密封板9在圓錐面表面涂覆高溫密封油脂，壓緊后形成密封，工件處在密封的 保護(hù)腔中，繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)手柄24，上密封板4帶動(dòng)石英鐘罩3離開(kāi)工件臺(tái)上升，直 到工件在感應(yīng)加熱線圈2中處于適當(dāng)位置，啟動(dòng)電機(jī)使工件旋轉(zhuǎn)并有恰當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn) 速，下密封板9經(jīng)過(guò)水管25通冷卻水，由保護(hù)氣入口5通入氫氣(H2)，或氮 氣(N2)或一氧化碳(CO)或氬氣(Ar)或氦氣(He)或其中兩種或兩種以上 氣體混合物，將空氣從排氣孔l排出，便可進(jìn)行釬焊。高溫釬焊時(shí)可防止釬料與 基體的氧化、超硬磨料的熱損傷和金剛石的石墨化。根據(jù)需要，也可將排氣孔1 封閉后，利用保護(hù)氣入口 5抽真空，石英鐘罩3內(nèi)腔可形成真空室，亦可在真空 氛圍內(nèi)感'應(yīng)釬焊。釬焊時(shí)，工件可在保護(hù)室內(nèi)作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和上升下降運(yùn)動(dòng)，以 實(shí)現(xiàn)工件在感應(yīng)加熱線圈中的恰當(dāng)位置和工件表面釬焊區(qū)域溫度的均勻性。
釬焊完畢后繼續(xù)通過(guò)保護(hù)氣，直到IE件冷卻，相反的方向轉(zhuǎn)動(dòng)手柄24，工 件下移，下密封板9與上密封板4分離并降到適當(dāng)位置時(shí)，取下釬焊好的超硬磨 料工具。
本發(fā)明中利用了蝸輪蝸桿變速箱，也可以采用齒輪變速箱、行星齒輪變速箱 及其它形式的變速機(jī)構(gòu)。
本發(fā)明中利用齒輪齒條傳動(dòng)方式；也可以使用鏈傳動(dòng)副，螺母、絲杠傳動(dòng)及 其它傳動(dòng)方式。
權(quán)利要求
1、一種感應(yīng)加熱釬焊制作超硬磨料工具的氣體保護(hù)裝置，其特征在于該裝置包括機(jī)架、感應(yīng)加熱系統(tǒng)、氣體保護(hù)腔、工件升降系統(tǒng)、工件旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)五部分。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的感應(yīng)加熱釬焊氣體保護(hù)裝置，其特征在于所述 的機(jī)架包括底座(18)、上固定板(7)和導(dǎo)向立柱(17);所述的圓柱形四根導(dǎo)向立柱(17)下端與矩形底座(18)連接，上端與正方形上固定板(7)連接。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的感應(yīng)加熱釬焊制作超硬磨料工具的氣體保護(hù)裝置，其特征在于所述的氣體保護(hù)腔包括石英鐘罩(3)、上密封板(4)、下密封板(9);所述的下部為圓柱形上部為半球形石英鐘罩(3)下端安裝在所述的上密封板(4)上端面上的環(huán)形溝槽中，所述的環(huán)形溝槽中填充高溫密封油脂(6);石英鐘罩(3) 的上端制作排氣孔(1);所述的圓柱形上密封板(4)的圓柱面上制作保護(hù)氣入 口 (5)，下端面上制作密封錐面(4-1);所述的上密封板(4)平放在所述的上 固定板(7)上；所述的下密封板(9)上端面上制作與上密封板(4)上的密封 錐面(4-1)相匹配的密封錐面(9-1)，兩錐面表面上均勻涂覆一層高溫密封油 脂，下密封板(9)內(nèi)部制作若干只相互貫通的冷卻水室(9-2)，冷卻水室(9-2) 與水管(25)連接；所述的下密封板(9)下端通過(guò)密封墊(9-3)、墊板(10) 和螺釘螺母(26)與工件升降系統(tǒng)中的上移動(dòng)托盤(11)連接。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的感應(yīng)加熱釬焊制作超硬磨料工具的氣體保護(hù)裝置， 其特征在于所述的感應(yīng)加熱系統(tǒng)，其與石英鐘罩形狀相匹配的感應(yīng)加熱線圈(2) 安裝在石英鐘罩(3)的外側(cè)，并與安裝在本機(jī)外的感應(yīng)加熱電源連接。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的感應(yīng)加熱釬焊制作超硬磨料工具的氣體保護(hù)裝置， 其特征在于所述的工件升降系統(tǒng)，包括上移動(dòng)托盤(11)、下移動(dòng)托盤(16)、 支撐立柱(14)、齒條(19)、齒輪(20)、蝸輪蝸桿變速箱(21)及手柄(24); 所述的上移動(dòng)托盤(11)上端與所述的下密封板(9)連接，下端面與多根支撐 立柱(14)上端連接；所述的矩形下移動(dòng)托盤(16)上制作的圓孔滑配合安裝在 所述的導(dǎo)向立柱(17)上，上端與多根支撐立柱(14)連接；所述的齒條(19) 下端與下移動(dòng)托盤(16)連接，上端與工件旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)中的底板(12-1)連接；與 齒條(19)相嚙合的齒輪(20)與蝸輪蝸桿變速箱(21)連接；所述的蝸輪蝸桿 變速箱(21)安裝在底座(18)上；所述的手柄(25)與蝸桿(23)連接。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的感應(yīng)加熱釬焊制作超硬磨料工具的氣體保護(hù)裝置， 其特征在于所述的工件旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)，包括工件臺(tái)(8)、軸(8-1)、軸承座(12)、 聯(lián)軸器(13)及電機(jī)(15);所述的工件臺(tái)(18)與軸(8-1)連接，軸(8-1) 通過(guò)軸承座(12)和聯(lián)軸器(13)與電機(jī)(15)連接；所述的電機(jī)(15)與下移 動(dòng)托盤(16)連接；所述的軸承座(12)下端的底板(12-1) —側(cè)與齒條(19) 連接。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求4所述的感應(yīng)加熱釬焊制作超硬磨料工具的 氣體保護(hù)裝置，其特征在于所述的感應(yīng)加熱線圈(2)也可以安裝在石英鐘罩(3)的內(nèi)側(cè)。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求5所述的感應(yīng)加熱釬焊制作超硬磨料工具的 氣體保護(hù)裝置，其特征在于除蝸輪蝸桿變速箱，也可以采用齒輪變速箱，行星 齒輪變速箱及其它形式的變速機(jī)構(gòu)。
9、 根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求5所述的感應(yīng)加熱釬焊制作超硬磨料工具的氣體保護(hù)裝置，其特征在于除齒輪齒條傳動(dòng)方式，也可以使用鏈傳動(dòng)副，螺母絲杠傳動(dòng)及其它傳動(dòng)方式。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種感應(yīng)加熱釬焊制作超硬磨料工具的氣體保護(hù)裝置，適用于超硬磨料(金剛石、立方氮化硼)工具的釬焊制作。本裝置包括機(jī)架，感應(yīng)加熱系統(tǒng)、氣體保護(hù)系統(tǒng)、工件升降系統(tǒng)和工件旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)五個(gè)部分。使用時(shí)在石英鐘罩內(nèi)充入氫氣、氮?dú)狻⒁谎趸?、氬氣、氦氣中的一種或兩種或兩種以上保護(hù)氣體，也可以抽真空，防止高溫釬焊時(shí)釬料與基體的氧化，超硬度料的損傷和金剛石的石墨化。釬焊時(shí)工件在保護(hù)室作旋轉(zhuǎn)和升降運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)工件在感應(yīng)加熱圈中的恰當(dāng)位置，保證工件表面釬焊區(qū)域溫度的均勻化。
文檔編號(hào)B23K1/002GK101176938SQ20071019123
公開(kāi)日2008年5月14日 申請(qǐng)日期2007年12月7日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月7日
發(fā)明者董秀蘭 申請(qǐng)人:徐州華諧科技發(fā)展有限公司