一种超声辅助激光钎焊金刚石工具的方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN105479025A(43)申请公布日2016.04.13(21)申请号201610040184.3(22)申请日2016.01.21(71)申请人长沙理工大学地址410114湖南省长沙市雨花区万家丽南路960号(72)发明人张明军胡永乐唐昆毛聪张健(74)专利代理机构北京律谱知识产权代理事务所(普通合伙)11457代理人黄云铎(51)Int.Cl.B23K28/02(2014.01)权利要求书1页说明书4页附图1页(54)发明名称一种超声辅助激光钎焊金刚石工具的方法(57)摘要本发明涉及一种超声辅助激光钎焊金刚石工具的方法，其步骤包括：步骤1、采用机械加工的方法制备砂轮的基体；步骤2、在所述砂轮基体的表面涂覆钎焊料；步骤3、采用稀硫酸对金刚石磨粒进行清洗并用去离子水漂洗后烘干；步骤4、采用激光束对金刚石磨粒进行激光表面毛化处理；步骤5、制备金刚石砂轮成型毛坯；步骤6、对金刚石磨粒的表面进行除油和清灰处理；步骤7、在加热炉中对砂轮成型毛坯加热保温；步骤8、加热的砂轮成型毛坯进行超声辅助激光钎焊，制成单层钎焊金刚石砂轮。该发明提出的加热保温有助于释放金刚石磨粒与钎焊料之间的应力，同时，能够在高温保温过程后，结合不紧密的金刚石磨粒会自行脱落，从而防止焊接后形成潜在的缺陷。CN105479025ACN105479025A权利要求书1/1页1.一种超声辅助激光钎焊金刚石工具的方法，其步骤包括：步骤1、利用机械加工的方法制备金刚石砂轮的基体，对砂轮基体的表面进行除锈、抛光后，再进行酒精冲洗；步骤2、在所述砂轮基体的表面涂覆钎焊料(9)；步骤3、采用浓度为8％的稀硫酸对金刚石磨粒(6)进行清洗并用去离子水漂洗后烘干；步骤4、采用短脉冲光纤激光对待嵌入钎焊料(9)中的金刚石磨粒(6)表面进行激光毛化处理；步骤5、将毛化处理后的金刚石磨粒(6)排布在钎料层的表面，通过环状弹性压紧块将金刚石磨粒(6)压入钎料层，制得砂轮成型毛坯；步骤6、用工业酒精或丙酮对砂轮成型毛坯表面出露的金刚石磨粒(6)的表面进行除油和清灰处理；步骤7、将砂轮成型毛坯放到加热炉中至300℃～500℃，并保温30min；步骤8、利用激光加工设备对加热的砂轮成型毛坯进行超声辅助激光钎焊，制成单层钎焊金刚石砂轮。2.根据权利要求1所述的超声辅助激光钎焊金刚石工具的方法，其特征在于：步骤1中，砂轮基体材质为低碳钢。3.根据权利要求1所述的超声辅助激光钎焊金刚石工具的方法，其特征在于：步骤2中，钎焊料为Ni-Cr合金或Cu-Sn合金或Ag-Cu合金钎焊料。4.根据权利要求1所述的超声辅助激光钎焊金刚石工具的方法，其特征在于：步骤2中，在钎焊料(9)中加入合金元素Si或Ga。5.根据权利要求1所述的超声辅助激光钎焊金刚石工具的方法，其特征在于：步骤2中，将稀土元素La和Ce以质量比10：1混合后，经高能球磨处理10小时得到的混合粉末加入钎焊料(9)中。6.根据权利要求1所述的超声辅助激光钎焊金刚石工具的方法，其特征在于：步骤4中，短脉冲光纤激光波长1.07μm，脉冲频率3500Hz，平均输出功率500W。7.根据权利要求1所述的超声辅助激光钎焊金刚石工具的方法，其特征在于：步骤8中，砂轮回转装置的转速范围在0.05rpm～0.5rpm；激光器为光纤激光器或碟片激光器，工作方式为脉冲波形；激光器平均输出功率为500W～800W，脉冲重复频率为50Hz～300Hz，激光束扫描速度为0.5m/min～2m/min、光斑直径为0.4mm～2mm，激光束聚焦镜焦距为200mm～400mm；超声波工作频率为20kHz～100kHz，振幅为5μm～30μm。8.根据权利要求1所述的超声辅助激光钎焊金刚石工具的方法，其特征在于：步骤8中，同轴保护气体为惰性气体：Ar气或He气。9.根据权利要求1所述的超声辅助激光钎焊金刚石工具的方法，其特征在于：步骤8中，同轴保护气体为Ar气和He气两者混合气体，按Ar：He体积比为80:20时，同轴保护气体流量10l/min～30l/min。2CN105479025A说明书1/4页一种超声辅助激光钎焊金刚石工具的方法技术领域[0001]本发明涉及一种金刚石工具的加工方法，尤其涉及一种超声辅助激光钎焊金刚石工具的方法。背景技术[0002]金刚石工具在工业生产中的广泛应用，极大提升了加工制造业的总体水平和能力，但同时也使得它们的一些原本未被重视的弊端开始逐步暴露出来，不论是单层电镀的还是多层烧结的金刚石工具，磨料只是被机械包埋镶嵌在镀层或胎体金属中，其界面缺乏结合力，在负荷较重的高效磨削作业中，砂轮磨粒或镀层易脱落；为增加把持力就必须增加结合剂层厚度，又会带来磨粒裸露高度和容屑空间减小，砂轮