>[0035]該步驟中:砂輪基體材質(zhì)為低碳鋼，如Q235，45鋼等。
[0036]步驟2、在所述砂輪基體的表面涂覆釬焊料9。
[0037]該步驟中:釬焊料為N1-Cr合金或Cu-Sn合金或Ag-Cu合金釬焊料。
[0038]優(yōu)選地，在釬焊料9中加入一種或數(shù)種低蒸汽壓、低熔點(diǎn)的合金元素Si(1.5?
2.5wt % )、In(2?7wt % )、Ga(0.5?1.5wt % )，可以明顯改善超聲波在釬焊料9中的聲空化效應(yīng)，促進(jìn)釬焊料9與金剛石磨粒6的界面反應(yīng)過(guò)程。
[0039 ] 優(yōu)選地，將稀土元素La (鑭)和Ce (鈰)以10:1混合經(jīng)高能球磨處理10小時(shí)后得到的混合粉末，加入釬焊料9中，可以明顯改善液態(tài)釬焊料9與金剛石磨粒6之間界面的浸潤(rùn)性，加快釬焊料9與金剛石磨粒6的界面反應(yīng)過(guò)程，試驗(yàn)表明這一方法對(duì)熔化溫度較高的N1-Cr釬焊料會(huì)取得意料不到的技術(shù)效果。
[0040]步驟3、采用濃度為8%的稀硫酸對(duì)金剛石磨粒進(jìn)行清洗并用去離子水漂洗后烘干；
[0041 ]該步驟中:金剛石磨粒大小為50-120目。
[0042]步驟4、采用短脈沖光纖激光對(duì)待嵌入釬焊料中的金剛石磨粒6表面進(jìn)行激光毛化處理；
[0043]其中:短脈沖光纖激光波長(zhǎng)1.07μπι，脈沖頻率3500Hz，平均輸出功率500W，經(jīng)過(guò)毛化處理獲得的金剛石磨粒，經(jīng)試驗(yàn)證明非常利于金剛石磨粒6石墨化層在超聲波作用下得到有效破除，提高釬焊料與金剛石磨粒的界面結(jié)合強(qiáng)度。
[0044]步驟5、將毛化處理后的金剛石磨粒排布在所述釬料層的表面，通過(guò)環(huán)狀彈性壓緊塊將金剛石磨粒壓入釬料層，同時(shí)把釬焊料壓緊，制得砂輪成型毛坯。
[0045]該步驟中:作用在環(huán)狀彈性壓緊塊的壓力為0.05MPa?0.3MPa，保持時(shí)間為5s?15s0
[0046]步驟6、用工業(yè)酒精或丙酮對(duì)砂輪成型毛坯表面出露的金剛石磨粒表面進(jìn)行除油和清灰處理。
[0047]步驟7、將砂輪成型毛坯放到加熱爐中至300°C?500°C，并保溫30min。
[0048]步驟8、利用激光加工設(shè)備對(duì)加熱的砂輪成型毛坯進(jìn)行超聲輔助激光釬焊，制成單層釬焊金剛石砂輪。
[0049]該步驟中:激光加工設(shè)備為激光加工機(jī)床或激光加工機(jī)器人系統(tǒng)。
[0050]砂輪回轉(zhuǎn)裝置的轉(zhuǎn)速范圍在0.05rpm?0.5rpm之間連續(xù)可調(diào)。
[0051 ] 激光器為光纖激光器或碟片激光器，工作方式為脈沖波形。
[0052]激光器平均輸出功率為500W?800W，脈沖重復(fù)頻率fi為50Hz?300Hz，激光束掃描速度V為0.5m/min?2m/min、光斑直徑為0.4mm?2mm，激光束聚焦鏡焦距為200mm?400mm，離焦量為[_10mm，0)和(0，+10mm]。
[0053]超聲波工作頻率fu為20kHz?100kHz，振幅為5μπι?30μπι。
[0054]大量試驗(yàn)分析總結(jié)發(fā)現(xiàn)，超聲波工作頻率應(yīng)與激光脈沖頻率和焊接速度相匹配，其比值 Kl(Kl=fu/v)和 K2(K2 = fu/fi)分別為 10 ?100 和 200 ?400。
[0055]超聲變幅桿末端中心與激光束中心之間距離d控制在5_?10_，超聲變幅桿末端面與釬料層表面之間距離D控制在10mm?20mm。
[0056]同軸保護(hù)氣體為惰性氣體Ar氣或He氣，優(yōu)選地，選擇Ar氣和He氣兩者混合氣體，按Ar:He體積比例為80:20時(shí)，保護(hù)效果非常好，釬焊縫表面光亮，金剛石熱損傷非常小。同軸保護(hù)氣體流量101/min?301/min。
[0057]優(yōu)選地，施焊環(huán)境濕度為70%?95 %。
[0058]該技術(shù)方案除用于制作單層金剛石砂輪外，還可用于制作其他單層金剛石工具，如磨盤(pán)、鉆頭、串珠、繩鋸等。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種超聲輔助激光釬焊金剛石工具的方法，其步驟包括: 步驟1、利用機(jī)械加工的方法制備金剛石砂輪的基體，對(duì)砂輪基體的表面進(jìn)行除銹、拋光后，再進(jìn)行酒精沖洗； 步驟2、在所述砂輪基體的表面涂覆釬焊料(9); 步驟3、采用濃度為8%的稀硫酸對(duì)金剛石磨粒(6)進(jìn)行清洗并用去離子水漂洗后烘干；步驟4、采用短脈沖光纖激光對(duì)待嵌入釬焊料(9)中的金剛石磨粒(6)表面進(jìn)行激光毛化處理； 步驟5、將毛化處理后的金剛石磨粒(6)排布在釬料層的表面，通過(guò)環(huán)狀彈性壓緊塊將金剛石磨粒(6)壓入釬料層，制得砂輪成型毛坯； 步驟6、用工業(yè)酒精或丙酮對(duì)砂輪成型毛坯表面出露的金剛石磨粒(6)的表面進(jìn)行除油和清灰處理； 步驟7、將砂輪成型毛坯放到加熱爐中至300°C?500°C，并保溫30min; 步驟8、利用激光加工設(shè)備對(duì)加熱的砂輪成型毛坯進(jìn)行超聲輔助激光釬焊，制成單層釬焊金剛石砂輪。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲輔助激光釬焊金剛石工具的方法，其特征在于:步驟1中，砂輪基體材質(zhì)為低碳鋼。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲輔助激光釬焊金剛石工具的方法，其特征在于: 步驟2中，釬焊料為N1-Cr合金或Cu-Sn合金或Ag-Cu合金釬焊料。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲輔助激光釬焊金剛石工具的方法，其特征在于: 步驟2中，在釬焊料(9)中加入合金元素Si或Ga。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲輔助激光釬焊金剛石工具的方法，其特征在于: 步驟2中，將稀土元素La和Ce以質(zhì)量比10:1混合后，經(jīng)高能球磨處理10小時(shí)得到的混合粉末加入釬焊料(9)中。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲輔助激光釬焊金剛石工具的方法，其特征在于: 步驟4中，短脈沖光纖激光波長(zhǎng)1.07μπι，脈沖頻率3500Hz，平均輸出功率500W。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲輔助激光釬焊金剛石工具的方法，其特征在于: 步驟8中，砂輪回轉(zhuǎn)裝置的轉(zhuǎn)速范圍在0.05rpm?0.5rpm;激光器為光纖激光器或碟片激光器，工作方式為脈沖波形;激光器平均輸出功率為500W?800W，脈沖重復(fù)頻率為50Hz?300Hz，激光束掃描速度為0.5m/min?2m/min、光斑直徑為0.4mm?2mm，激光束聚焦鏡焦距為200mm?400mm;超聲波工作頻率為20kHz?100kHz，振幅為5μπι?30μπι。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲輔助激光釬焊金剛石工具的方法，其特征在于: 步驟8中，同軸保護(hù)氣體為惰性氣體:Ar氣或He氣。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲輔助激光釬焊金剛石工具的方法，其特征在于: 步驟8中，同軸保護(hù)氣體為Ar氣和He氣兩者混合氣體，按Ar: He體積比為80: 20時(shí)，同軸保護(hù)氣體流量101/min?301/min。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種超聲輔助激光釬焊金剛石工具的方法，其步驟包括：步驟1、采用機(jī)械加工的方法制備砂輪的基體；步驟2、在所述砂輪基體的表面涂覆釬焊料；步驟3、采用稀硫酸對(duì)金剛石磨粒進(jìn)行清洗并用去離子水漂洗后烘干；步驟4、采用激光束對(duì)金剛石磨粒進(jìn)行激光表面毛化處理；步驟5、制備金剛石砂輪成型毛坯；步驟6、對(duì)金剛石磨粒的表面進(jìn)行除油和清灰處理；步驟7、在加熱爐中對(duì)砂輪成型毛坯加熱保溫；步驟8、加熱的砂輪成型毛坯進(jìn)行超聲輔助激光釬焊，制成單層釬焊金剛石砂輪。該發(fā)明提出的加熱保溫有助于釋放金剛石磨粒與釬焊料之間的應(yīng)力，同時(shí)，能夠在高溫保溫過(guò)程后，結(jié)合不緊密的金剛石磨粒會(huì)自行脫落，從而防止焊接后形成潛在的缺陷。
【IPC分類】B23K28/02
【公開(kāi)號(hào)】CN105479025
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201610040184
【發(fā)明人】張明軍, 胡永樂(lè), 唐昆, 毛聰, 張健
【申請(qǐng)人】長(zhǎng)沙理工大學(xué)
【公開(kāi)日】2016年4月13日
【申請(qǐng)日】2016年1月21日