專利名稱：金剛石砂輪感應釬焊裝置及釬焊方法
技術領域：
本發明涉及超硬磨料工具領域，具體涉及一種金剛石砂輪感應釬焊裝置及方法。
技術背景
國外在20世紀90年代初開始研究用釬焊代替電鍍開發新一代單層釬焊超硬磨料工具，借助高溫釬焊使釬料在磨粒與金屬基體界面上發生諸如溶解、擴散、化合之類的相互作用，從根本上改善了磨料、結合劑(釬料合金)、基體三者間的結合強度。與傳統的單層電鍍工具相比，釬焊工具在磨粒出露高度、磨削力、工具壽命等方面具有明顯的優勢。此外，釬焊工具表面的磨粒可適度稀疏并有序排布，這既有利于沖刷磨屑，又提高了工具效率。正因此，釬焊超硬磨料工具被廣泛看好，是電鍍工具的最佳換代產品，目前被業內專家權威高度評價為是超硬磨料工具制造業的一項具有一定意義的創造發明，今后在生產中大面積推廣應用后將會產生不可估量的技術經濟效果。
目前，單層釬焊金剛石砂輪的制造方式主要是在真空爐中進行，對金屬基體進行整體加熱，對于大尺寸的砂輪基體，釬焊后變形量的控制十分困難；另一方面，真空爐的升溫速度緩慢，工具的制作周期長，且設備投資大，制作方式復雜，成本比較高。此外，由于真空爐的爐膛空間有限，工件尺寸受到了一定的限制，對于尺寸超過爐膛空間大型砂輪基體無法直接進行釬焊。目前的解決方法一般是采用鑲塊分體式，將鑲塊單獨釬焊完成了之后再組裝成為最終的金剛石砂輪。由于裝配過程中存在誤差，因此鑲塊式單層釬焊金剛石砂輪的整體精度不高，在高精密磨削加工中應用甚少。
近些年來，國內外的研究者提出了感應釬焊工藝，其出發點是利用感應加熱速度快，加熱方式靈活以及可局部加熱等優點彌補真空爐中整體加熱方式的缺陷，藉此彌補爐中釬焊工藝中存在的上述問題。然而，目前國內外研究者在超硬磨料的感應釬焊工藝中采用感應頻率都在IOOkHz以下，加熱速度慢；且使用的感應線圈以單圈或者多圈的螺線形居多，工件放置于線圈內部或者下方，釬焊過程仍然是對基體進行整體感應加熱的方式進行， 因而無法解決釬焊過程中加熱區域較大而導致釬焊效率低、基體熱變形的問題。此外，盡管已有采用感應加熱連續釬焊制作超硬磨料線鋸的相關報導，但是對于大尺寸的單層釬焊金剛石砂輪制作的問題還有待解決。發明內容
為了解決釬焊過程中熱影響區域的較大而導致釬焊效率低、基體熱變形的問題， 進一步發揮超硬磨料工具感應釬焊工藝的優勢，彌補當前真空爐中釬焊的不足，本發明的目的是提供一種單層釬焊金剛石砂輪超高頻連續感應釬焊的方法，采用具有升溫速度快、 加熱集中的超高頻感應加熱電源做為其熱源，消除基體在釬焊過程中的熱變形量；同時也極大縮短了金剛石砂輪的制作周期，提高釬焊效率。
本發明還提供了升溫速度快，局部加熱，且砂輪基體熱變形量小，生產效率高的單層釬焊金剛石砂輪感應釬焊裝置及方法。
本發明的技術方案如下一種金剛石砂輪感應釬焊裝置，包括感應電源以及與感應電源電連接的感應線圈，其特征在于還包括一固定金剛石砂輪基體的砂輪回轉裝置，所述的感應線圈位于所述的金剛石砂輪基體的外圓周上并成點狀分布，在所述的感應線圈外部設置有一氣體保護罩；該氣體保護罩與惰性氣體源連接。
所述的感應線圈數量為I 3個。
砂輪基體直徑在300mnTl000mm之間。
所述的砂輪回轉裝置的轉速范圍在O. 03rpnT0. 2rpm之間連續可調。
所述的感應電源的工作頻率500kHz-2MHz之間，加熱電流20A-30A之間。
所述的感應線圈為單回線。
所述的感應線圈包括槽型導磁體以及形紫銅管，在槽型導磁體上開設有槽，所述的方形紫銅管嵌入槽內。
所述的惰性氣體源為Ar氣。
一種金剛石砂輪感應釬焊方法，其特征在于在感應線圈對金剛石砂輪基體的工作表面進行線加熱過程中，金剛石砂輪基體在砂輪會裝裝置的帶動下以恒定的轉速緩慢轉動，從而對砂輪基體進行線加熱結合相對掃描移動的方式連續釬焊，當砂輪基體旋轉一周時，即完成對整個金剛石砂輪的釬焊。
本發明金剛石砂輪超高頻感應釬焊的方法，采用具有升溫速度快、局部加熱、頻率為500kHz-2MHz的超高頻感應加熱電源做為其熱源，感應線圈形狀為單回線，對砂輪基體的工作表面進行線加熱，加熱過程中砂輪基體以恒定的轉速緩慢轉動，從而對砂輪基體進行線加熱結合相對掃描移動的方式連續釬焊，當砂輪基體旋轉一周時，即完成整個金剛石砂輪的釬焊。
采用上述方案后，本發明金剛石砂輪超高頻連續感應釬焊的方法，利用超高頻感應加熱速度快，加熱集中的優勢，并采用線加熱結合相對掃描移動的方式對金剛石砂輪進行連續釬焊，解決了當前真空爐中釬焊釬焊工藝存在的釬焊周期長、砂輪基體熱變形量大等問題。首先，由于超高頻交變電流的集膚效應，釬焊過程中加熱區域集中在砂輪基體表層，可以有效消除基體在釬焊過程中的熱變形量，有利于單層釬焊金剛石砂輪應用于高效精密磨削加工；其次，單回線加熱方式有利于保證加熱區域溫度的均勻性，同時利用超高頻專用導磁體提高加熱效率，使得砂輪基體表面溫度能迅速上升至釬焊溫度；最后，采用線加熱結合相對掃描移動的連續釬焊方式，極大縮短了金剛石砂輪的制作周期，提高釬焊效率。
圖I為本發明的所述金剛石砂輪超高頻連續感應釬焊裝置的結構示意圖。圖中 I——砂輪基體，2——氣體保護罩，3——感應線圈，4——超高頻感應加熱電源，5——砂輪回轉裝置；圖2為圖I的左視圖；圖3為圖2中感應線圈處局部放大圖。
具體實施方式
本發明金剛石砂輪超高頻感應釬焊的方法，采用具有升溫速度快、局部加熱、頻率為IMHz的超高頻感應加熱電源做為其熱源，感應線圈形狀為單回線，對砂輪基體的工作表面進行線加熱，加熱過程中砂輪基體以恒定的轉速緩慢轉動，從而砂輪基體進行線加熱結合相對掃描移動的方式連續釬焊，當砂輪基體旋轉一周時，即完成對整個金剛石砂輪的釬焊。
本發明金剛石砂輪超高頻感應釬焊的裝置，如圖1-圖3所示，包括砂輪基體I、砂輪回轉裝置5、超高頻電源4、感應線圈3、設置在感應線圈外部的氣體保護罩2;氣體保護罩 2與惰性氣體源連接。
砂輪基體I的直徑為400_，用于平面磨削。
感應線圈3包括槽形導磁體31、方形紫銅管32。其中，方形紫銅管32是導電元件， 槽形導磁體的聚磁元件。槽形導磁體31是超高頻專用導磁體，方形紫銅管32嵌入槽形導磁體31的槽內。槽形導磁體31可以在IMHz的頻率下正常工作，其相對磁導率 為20左右。 工作時，方形紫銅管32內部通過超高頻電流，在槽形導磁體31的聚磁作用下，提高了方形紫銅管32正對砂輪基體I方向的磁場強度。
砂輪回轉裝置5帶動砂輪基體I轉動，轉速為O. 04rpm,保證砂輪基體I線速度在 1mm/sη
超高頻電源4的工作頻率為IMHz，加熱電流25Α左右。
氣體保護罩2采用石英玻璃制作，方便觀察到實時的釬焊過程。氣體保護罩2與砂輪基體I側面留有適當的間隙，惰性氣源Ar氣從氣體保護罩2的側上方通入，從所述的縫隙處排出，Ar氣流量不小于40L/min。
工作時,如圖2所示,砂輪回轉裝置5帶動砂輪基體I以逆時針方向緩慢轉動，由感應線圈3形成的超高頻感應場對砂輪基體I表面進行局部加熱,從而進行線加熱結合相對掃描移動的方式連續釬焊。氣體保護罩2確保在釬焊區域形成惰性保護氣氛。當砂輪基體I旋轉一周時，即完成對整個金剛石砂輪的釬焊。
采用上述方案后，本發明金剛石砂輪超高頻連續感應釬焊的方法，利用超高頻感應加熱速度快，加熱集中的優勢，并采用線加熱結合相對掃描移動的方式對金剛石砂輪進行連續釬焊，解決了當前真空爐中釬焊釬焊工藝存在的釬焊周期長、砂輪基體熱變形量大等問題。首先，由于超高頻交變電流的集膚效應，釬焊過程中加熱區域集中在砂輪基體表層，可以有效控制基體在釬焊過程中的熱變形量，有利于單層釬焊金剛石砂輪應用于高效精密磨削加工；其次，采用超高頻專用導磁體能提高加熱效率，使得砂輪基體表面溫度能迅速上升至釬焊溫度；最后，采用線加熱結合相對掃描移動的連續釬焊方式，極大縮短了金剛石砂輪的制作周期，提高釬焊效率。
應該指出，雖然結合附圖及實施例已對本發明做了詳細描述，但本發明的構思并不局限于此，凡利用本發明的構思對本發明進行非實質性的改動，均應屬于侵犯本發明保護范圍的行為。
權利要求
1.一種金剛石砂輪感應釬焊裝置，包括感應電源以及與感應電源電連接的感應線圈，其特征在于還包括一固定金剛石砂輪基體的砂輪回轉裝置，所述的感應線圈位于所述的金剛石砂輪基體的外圓周上并成點狀分布，在所述的感應線圈外部設置有一氣體保護罩；該氣體保護罩與惰性氣體源連接。
2.根據權利要求2所述的金剛石砂輪感應釬焊裝置，其特征在于所述的感應線圈數量為I 3個。
3.根據權利要求2所述的金剛石砂輪感應釬焊裝置，其特征在于砂輪基體直徑在SOOmm^lOOOmm 之間。
4.根據權利要求2所述的金剛石砂輪感應釬焊裝置，其特征在于所述的砂輪回轉裝置的轉速范圍在O. 03rpnT0. 2rpm之間連續可調。
5.根據權利要求2所述的金剛石砂輪感應釬焊裝置，其特征在于所述的感應電源的工作頻率500kHz-2MHz之間，加熱電流20A-30A之間。
6.根據權利要求2所述的金剛石砂輪感應釬焊裝置，其特征在于所述的感應線圈為單回線。
7.根據權利要求2所述的金剛石砂輪感應釬焊裝置，其特征在于所述的感應線圈包括槽型導磁體以及方形紫銅管，在槽型導磁體上開設有槽，所述的方形紫銅管嵌入槽內。
8.根據權利要求2所述的金剛石砂輪感應釬焊裝置，其特征在于所述的惰性氣體源為Ar氣。
9.一種基于權利要求I所述的金剛石砂輪感應釬焊裝置的的釬焊方法，其特征在于在感應線圈對金剛石砂輪基體的工作表面進行線加熱過程中，金剛石砂輪基體在砂輪會裝裝置的帶動下以恒定的轉速緩慢轉動，從而對砂輪基體進行線加熱結合相對掃描移動的方式連續釬焊，當砂輪基體旋轉一周時，即完成對整個金剛石砂輪的釬焊。
全文摘要
本發明公開了一種金剛石砂輪感應釬焊裝置及釬焊方法，其中釬焊裝置包括感應電源以及與感應電源電連接的感應線圈，還包括一固定金剛石砂輪基體的砂輪回轉裝置，所述的感應線圈位于所述的金剛石砂輪基體的外圓周上并成點狀分布，在所述的感應線圈外部設置有一氣體保護罩；該氣體保護罩與惰性氣體源連接。本發明金剛石砂輪感應釬焊解決了當前真空爐中釬焊工藝存在的釬焊周期長、砂輪基體熱變形量大等問題。釬焊過程中加熱區域集中在砂輪基體表層，可以有效消除砂輪基體在釬焊過程中的熱變形量，有利于單層釬焊金剛石砂輪應用于高效精密磨削加工；其次，使得基體表面溫度能迅速上升至釬焊溫度；最后，極大縮短了金剛石砂輪的制作周期，提高釬焊效率。
文檔編號B23K3/00GK102974910SQ201210456169
公開日2013年3月20日 申請日期2012年11月14日 優先權日2012年11月14日
發明者蘇宏華, 李奇林, 徐九華, 傅玉燦, 陳燕, 丁文峰 申請人:南京航空航天大學