超声波辅助感应预热激光钎焊制备磨粒砂轮的方法和装置.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CN105965119A(43)申请公布日2016.09.28(21)申请号201610365248.7(22)申请日2016.05.27(71)申请人华侨大学地址362000福建省泉州市丰泽区城东(72)发明人黄国钦陈世隐郭佳杰黄辉郭桦徐西鹏(74)专利代理机构厦门市首创君合专利事务所有限公司35204代理人张松亭(51)Int.Cl.B23K1/002(2006.01)B23K1/005(2006.01)B23K3/08(2006.01)权利要求书2页说明书5页附图2页(54)发明名称超声波辅助感应预热激光钎焊制备磨粒砂轮的方法和装置(57)摘要本发明提供了一种超声波辅助感应预热激光钎焊制备磨粒砂轮的方法和装置，方法包括如下步骤：1)将涂覆有活性结合剂和磨粒的待焊砂轮固定在旋转轴上，将感应线圈与待焊砂轮表面之间距离控制在有效加热距离内；调节激光加热系统的激光束光斑，使其聚焦于所述待焊砂轮的外周表面，并沿着所述旋转轴的转动方向位于所述感应线圈的后方；将固定于超声波加载系统中超声波变幅杆末端的滚轮压紧于激光束光斑作用区的砂轮侧面；2)使旋转轴带动待焊砂轮旋转，通过感应线圈和激光束光斑对待焊砂轮的表面进行耦合加热；利用超声波效应促进活性结合剂与磨粒界面的化学键合和润湿爬升效应，对离开耦合加热区的磨粒进行高频振动从而使其热应力得到有效释放。CN105965119ACN105965119A权利要求书1/2页1.一种超声波辅助感应预热激光钎焊制备磨粒砂轮的方法，其特征在于包括如下步骤：1)将涂覆有活性结合剂和磨粒的待焊砂轮固定在旋转轴上，将感应线圈与待焊砂轮表面之间距离控制在有效加热距离内；调节激光加热系统的激光束光斑，使其聚焦于所述待焊砂轮的外周表面，并沿着所述旋转轴的转动方向位于所述感应线圈的后方；将固定于超声波加载系统中超声波变幅杆末端的滚轮压紧于激光束光斑作用区的砂轮侧面；2)在气氛保护下，使旋转轴带动待焊砂轮匀速旋转，通过感应线圈和激光束光斑对待焊砂轮的表面进行耦合加热；同时，启动超声波，利用超声波效应促进耦合加热升温过程中活性结合剂与磨粒界面的化学键合和润湿爬升效应，同时，对离开耦合加热区的已连接好的磨粒进行高频振动从而使其热应力得到有效释放；3)将待焊砂轮旋转一圆周时，关闭激光加热系统、感应加热系统和超声波加载系统，冷却至室温后得到所制备的磨粒砂轮；或者关闭激光加热系统后，继续维持感应加热系统和超声波加载系统保持开启，使得砂轮按一定的降温速度缓慢冷却至室温，并在此过程使得磨粒焊接应力和砂轮的热应力得到进一步释放。2.根据权利要求1所述的一种超声波辅助感应预热激光钎焊制备磨粒砂轮的方法，其特征在于：所述激光束光斑的数量为1-3个。3.根据权利要求1所述的一种超声波辅助感应预热激光钎焊制备磨粒砂轮的方法，其特征在于：所述磨粒为金刚石、立方氮化硼、氧化铝、碳化硅、碳化钨、硬质合金颗粒中一种或多种的混合。4.根据权利要求1所述的一种超声波辅助感应预热激光钎焊制备磨粒砂轮的方法，其特征在于：所述磨粒的粒径为0.01mm-5mm。5.根据权利要求1所述的一种超声波辅助感应预热激光钎焊制备磨粒砂轮的方法，其特征在于：所述待焊砂轮的直径在100mm-1000mm之间，厚度在2mm-500mm之间。6.一种超声波辅助感应预热激光钎焊制备磨粒砂轮的装置，其特征在于包括：保护腔体系统、旋转轴、超声波加载系统、感应加热系统和激光加热系统；所述旋转轴上固定一待焊砂轮；所述感应加热系统的感应线圈贴近于所述待焊砂轮的外周表面，其与所述待焊砂轮外周表面的距离小于所述感应线圈的有效加热距离；所述激光加热系统的激光束光斑聚焦于所述待焊砂轮的外周表面，并沿着所述旋转轴的转动方向位于所述感应线圈的后方；所述超声波加载系统中的超声波变幅杆末端加载点位于激光束光斑聚焦作用区的砂轮侧面；所述待焊砂轮、感应线圈、激光束光斑和超声波加载点位于所述气氛保护系统的保护腔体中。7.根据权利要求6所述的一种超声波辅助感应预热激光钎焊制备磨粒砂轮的装置，其特征在于：所述的保护腔体系统还包括与所述保护腔体连接的保护氛围发生器；所述保护氛围发生器使所述保护腔体处于真空状态或充满惰性气体。8.根据权利要求6所述的一种超声波辅助感应预热激光钎焊制备磨粒砂轮的装置，其特征在于：所述的感应加热系统还包括与所述感应加热线圈相连的感应加热电源。9.根据权利要求6所述的一种超声波辅助感应预热激光钎焊制备磨粒砂轮的装置，其2CN105965119A权利要求书2/2页特征在于：所述的激光加热系统包括位于同一光路上的激光器、激光导光装置和激光聚焦装置。10.根据权利要求6所述的一种超声波辅助感应预热激光钎焊制备磨粒砂轮的装置，其特