本發(fā)明涉及一種通過電弧冷焊法制作釬焊超硬磨料工具的新方法，所制備的超硬磨料工具用于陶瓷、天然石材、光學玻璃、各類金屬等材料的磨削加工。

背景技術(shù)：

國內(nèi)外從業(yè)的專家學者很早就注意到了傳統(tǒng)超硬磨料工具在使用中存在的諸多問題，譬如磨料出露低和容屑空間小，很容易引起表面堵塞；鍍層雖厚但磨料仍易脫落，鍍層本身亦易被成片剝離。究其原因則都是因為電沉積的鍍層金屬鎳對磨料和基體都只有機械包埋作用，其無法為與之相連接的磨料、基體界面提供足夠的結(jié)合力。類似的問題在多層燒結(jié)超硬磨料工具上也同樣存在。正是因為涂層或結(jié)合劑材料都無法有效地把持磨料，因而已有的超硬磨料工具無論是單層還是多層都未能充分利用和發(fā)揮磨料本身的性能優(yōu)勢和加工威力。

為此，人們開始用釬焊開發(fā)新一代超硬磨料工具，此方法借助高溫使釬料與基體、磨料實現(xiàn)化學冶金結(jié)合，提高基體對磨料的把持力，從而顯著提高釬料與基體、磨料之間的結(jié)合強度。相應的工藝類型主要有熱釬焊與冷釬焊兩種。

現(xiàn)有的釬焊工藝，如爐中焊，是對工件進行整體加熱，帶來的問題是使基體產(chǎn)生熱影響，組織變差，力學性能降低，較薄的工件會產(chǎn)生變形，影響最終的成品質(zhì)量；再如高頻感應焊，由于工件中的電流存在集膚效應，在對套料鉆、磨頭等異形工件的表面進行加工時會有加熱不均勻的問題，其應用受到限制。

針對現(xiàn)有釬焊存在的問題，人們又開發(fā)了冷焊工藝，如電子束冷焊、激光冷焊和電弧冷焊。冷焊對工件進行定能量局部焊接，基體不產(chǎn)生熱影響區(qū)，薄工件不發(fā)生變形，從而克服了傳統(tǒng)釬焊工藝的弊端。但現(xiàn)有的電子束焊、激光焊設備龐大，成本昂貴，需要水冷裝置，對環(huán)境要求高，其應用受到一定限制。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種通過電弧冷焊法制作釬焊超硬磨料工具的新方法。這種方法簡便、環(huán)保、廉價、對環(huán)境要求低，生產(chǎn)出的超硬磨料工具強度高，壽命長，容屑空間大，應用范圍較廣。

本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是，一種通過電弧冷焊法制作釬焊超硬磨料工具的新方法，包括下列步驟：

(1)選用45鋼基體，清除表面氧化皮，用金相砂紙打磨，最后用丙酮清洗干凈；

(2)選用釬料和磨料，釬料為200/300目的晶態(tài)Ni基釬料(5～9wt％Cr、2wt％B、3wt％Si、余為Ni)或晶態(tài)Cu基釬料(16wt％Sn、6～12wt％Ti、余為Cu)，磨料為50/60目的鍍膜金剛石(鍍Ti或鍍Cr)或60/70目的CBN，將釬料和磨料分別放入丙酮進行超聲波清洗；

(3)將基體同冷焊機輸出電極正極連接，并用夾具夾緊；

(4)在基體表面鋪放釬料，然后將磨料均布在釬料上；

(5)將鎢電極磨尖，并設定冷焊機參數(shù)，其中，脈沖電流為10～50A，脈沖時間為10～50ms；

(6)打開氬氣保護裝置，通氣量為10L/min；

(7)將鎢電極置于工件之上2～5mm，按動焊接開關(guān)對各個磨粒逐一點焊；

(8)移動或轉(zhuǎn)動基體至合適位置，重復步驟(4)和步驟(7)，制成超硬磨料工具。

所述在基體表面鋪放釬料，具體是先在基體上涂抹膠溶液，再將釬料鋪放在基體上，膠溶液的制作方法是將丙烯酸酯與丙酮按1：20體積比攪拌混合。

所述將鎢電極磨尖，具體是先將鎢電極直徑磨至1.6mm，再將其磨尖，磨尖的剖面角度約60°。

本發(fā)明通過電弧冷焊法制作釬焊超硬磨料工具的新方法的優(yōu)點為：

(1)本發(fā)明工藝所需設備輕巧，操作簡便，綠色環(huán)保，不需冷卻水，只要有電源和氬氣即可施工，并且可用于異形工件的局部釬焊；

(2)利用本發(fā)明工藝制備的超硬磨料工具，基體幾乎無熱影響區(qū)，組織良好，力學性能較高；

(3)利用本發(fā)明工藝制備的超硬磨料工具，焊后無變形，釬料對基體和磨料的潤濕性較好，基體對磨料的把持強度較高；

(4)利用本發(fā)明工藝制備的超硬磨料工具，容屑空間大，應用范圍較廣。

具體實施方式

結(jié)合給出的實施例，對本發(fā)明加以具體說明：

實施例1：用Ni基釬料釬焊金剛石砂輪。

包括下列步驟：

(1)選用底面直徑150mm，高8mm，內(nèi)孔30mm的45鋼作為基體，表面除去氧化皮，用800目金相砂紙打磨其表面，并用丙酮清洗干凈；

(2)選用200/300目的晶態(tài)Ni基釬料(5wt％Cr、2wt％B、3wt％Si、余為Ni)和50/60目的鍍Ti金剛石，將釬料和磨料分別放入丙酮進行超聲波清洗；

(3)將基體同冷焊機輸出電極正極連接，并用夾具夾緊；

(4)在基體表面鋪放釬料，然后將磨料均布于輪側(cè)面，相鄰磨粒的間距為1.5mm；

(5)將鎢電極磨尖，并設定冷焊機參數(shù)，其中，脈沖電流為20A，脈沖時間為20ms；

(6)打開氬氣保護裝置，通氣量為10L/min；

(7)將鎢電極置于工件之上2mm，按動焊接開關(guān)對各個磨粒逐一點焊；

(8)移動或轉(zhuǎn)動基體至合適位置，重復步驟(4)和步驟(7)，制成超硬磨料工具。

所述在基體表面鋪放釬料，具體是先在基體上涂抹膠溶液，再將釬料鋪放在基體上，膠溶液的制作方法是將丙烯酸酯與丙酮按1：20體積比攪拌混合。

所述將鎢電極磨尖，具體是先將鎢電極直徑磨至1.6mm，再將其磨尖，磨尖的剖面角度約60°。

實施例2：用Cu基釬料釬焊金剛石磨頭。

包括下列步驟：

(1)選用截面直徑6mm、長8cm且一端磨圓的45鋼作為基體，表面除去氧化皮，用1000目金相砂紙打磨其表面，并用丙酮清洗干凈；

(2)選用200/300目的晶態(tài)Cu基釬料(16wt％Sn、10wt％Ti、余為Cu)和50/60目的鍍Cr金剛石，將釬料和磨料分別放入丙酮進行超聲波清洗；

(3)將基體同冷焊機輸出電極正極連接，并用夾具夾緊；

(4)在基體表面鋪放釬料，然后將磨料均布于基體磨圓端，相鄰磨粒的間距為1mm，磨料覆蓋長度為3cm；

(5)將鎢電極磨尖，并設定冷焊機參數(shù)，其中，脈沖電流為10A，脈沖時間為10ms；

(6)打開氬氣保護裝置，通氣量為10L/min；

(7)將鎢電極置于工件之上2mm，按動焊接開關(guān)對各個磨粒逐一點焊；

(8)移動或轉(zhuǎn)動基體至合適位置，重復步驟(4)和步驟(7)，制成超硬磨料工具。

所述在基體表面鋪放釬料，具體是先在基體上涂抹膠溶液，再將釬料鋪放在基體上，膠溶液的制作方法是將丙烯酸酯與丙酮按1：20體積比攪拌混合。

所述將鎢電極磨尖，具體是先將鎢電極直徑磨至1.6mm，再將其磨尖，磨尖的剖面角度約60°。

實施例3：用Ni基釬料釬焊CBN磨頭。

包括下列步驟：

(1)選用截面直徑6mm、長8cm且一端磨圓的45鋼作為基體，表面除去氧化皮，用1000目金相砂紙打磨其表面，并用丙酮清洗干凈；

(2)選用200/300目的晶態(tài)Ni基釬料(7wt％Cr、2wt％B、3wt％Si、余為Ni)和60/70目的CBN，將釬料和磨料分別放入丙酮進行超聲波清洗；

(3)將基體同冷焊機輸出電極正極連接，并用夾具夾緊；

(4)在基體表面鋪放釬料，然后將磨料均布于基體磨圓端，相鄰磨粒的間距為1mm，磨料覆蓋長度為3cm；

(5)將鎢電極磨尖，并設定冷焊機參數(shù)，其中，脈沖電流為20A，脈沖時間為20ms；

(6)打開氬氣保護裝置，通氣量為10L/min；

(7)將鎢電極置于工件之上2mm，按動焊接開關(guān)對各個磨粒逐一點焊；

(8)移動或轉(zhuǎn)動基體至合適位置，重復步驟(4)和步驟(7)，制成超硬磨料工具。

所述在基體表面鋪放釬料，具體是先在基體上涂抹膠溶液，再將釬料鋪放在基體上，膠溶液的制作方法是將丙烯酸酯與丙酮按1：20體積比攪拌混合。

所述將鎢電極磨尖，具體是先將鎢電極直徑磨至1.6mm，再將其磨尖，磨尖的剖面角度約60°。

實施例4：用Cu基釬料釬焊CBN砂輪。

包括下列步驟：

(1)選用直徑150mm，高8mm，內(nèi)孔30mm的45鋼作為基體，表面除去氧化皮，用800目金相砂紙打磨其表面，并用丙酮清洗干凈；

(2)選用200/300目的晶態(tài)Cu基釬料(16wt％Sn、10wt％Ti、余為Cu)和60/70目的CBN，將釬料和磨料分別放入丙酮進行超聲波清洗；

(3)將基體同冷焊機輸出電極正極連接，并用夾具夾緊；

(4)在基體表面鋪放釬料，然后將磨料均布于輪側(cè)面，相鄰磨粒的間距為2mm；

(5)將鎢電極磨尖，并設定冷焊機參數(shù)，其中，脈沖電流為10A，脈沖時間為10ms；

(6)打開氬氣保護裝置，通氣量為10L/min；

(7)將鎢電極置于工件之上2mm，按動焊接開關(guān)對各個磨粒逐一點焊；

(8)移動或轉(zhuǎn)動基體至合適位置，重復步驟(4)和步驟(7)，制成超硬磨料工具。

所述在基體表面鋪放釬料，具體是先在基體上涂抹膠溶液，再將釬料鋪放在基體上，膠溶液的制作方法是將丙烯酸酯與丙酮按1：20體積比攪拌混合。

所述將鎢電極磨尖，具體是先將鎢電極直徑磨至1.6mm，再將其磨尖，磨尖的剖面角度約60°。

以上所述，僅是對本發(fā)明的較佳實施例而已，并非是對本發(fā)明做其他形式的限制，任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員可能利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容加以變更或改型為等同變化的等效實施例。但是，凡是未脫離本發(fā)明方案內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所做的任何簡單修改、等同變化與改型，仍屬于本發(fā)明的保護范圍。