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一种通过超声波修复精密加工用烧结金刚石工具的方法
申请号	CN202110659432.3	申请日	2021-06-15	公开(公告)号	CN113305362B	公开(公告)日	2024-04-02
申请人	青岛科技大学;			发明人	马伯江; 刘明超; 王超;
摘要	本发明提供了一种通过超声波修复精密加工用烧结金刚石工具的方法，本发明属于超硬材料工具再制造技术领域。修复对象为破损后的精密加工用烧结金刚石工具，修复材料为烧结金刚石复合片。复合片中的磨料为200/300目的金刚石、金属胎体原料为300/400目的Ni基合金粉、Cu基合金粉或Fe基合金粉。通过恰当的烧结工艺制作成金刚石复合片，再利用恰当的超声波焊接工艺将金刚石复合片焊接到待修复工具的待修复处。通过本发明修复的精密加工用烧结金刚石工具性能恢复良好，本方法操作简单，修复效率高，具有广阔的应用前景。
权利要求	1.一种通过超声波修复精密加工用烧结金刚石工具的方法，其特征在于：包括以下步骤：（1）选择磨料：磨料为200或300目的金刚石；（2）选择金属胎体原料：原料为300或400目的NiCuCoSn 合金粉，其成分为 5～9wt.%Cu、 2wt.%Co、3wt.%Sn、余为Ni；或者，300或400目的CuCoSn合金粉，其成分为6～8wt.%Co、 10wt.%Sn、余为Cu；或者，300或400目的FeCoSn合金粉，其成分为6～8wt.%Co、10wt.%Sn、余为Fe；（3）将所用磨料和金属胎体粉末均匀混合；（4）完成均匀混合的磨料和金属胎体粉末的烧结，制作出厚度为1～3mm烧结复合片；（5）清除待修复精密加工用烧结金刚石工具表面的油污及其它污物，将烧结复合片放置在待修复烧结金刚石工具的待修复处，并用超声波焊机焊头压住； 2 （6）超声波焊接的参数设定为：超声波焊机焊头工作面为4～9mm 、焊接静压力为200～ 400N、超声振幅为14～18μm、超声波频率为12～18KHz、焊接时间为0.5～1.5s；（7）启动超声波焊机，完成焊接；（8）重复步骤（5）～（7），完成对烧结金刚石工具其它待修复部位的修复，并对已完成的修复部位进行修整；所述的烧结复合片的制备，具体使用烧结参数为：在真空环境下，热压温度为600～850℃，热压压力为18～25MPa，热压时间为2～6min，保温时间为3～5min。
说明书全文	一种通过超声波修复精密加工用烧结金刚石工具的方法技术领域 [0001] 本发明属于超硬材料工具再制造技术领域，具体是一种通过超声波修复精密加工用烧结金刚石工具的方法，所修复的烧结金刚石工具用于精磨或抛光高硬度合金、陶瓷、玻璃、石材、半导体单晶硅等材料。背景技术 [0002] 自20世纪50年代以来，金刚石及其制品就被广泛应用于单晶硅、蓝宝石等较昂贵材料的精密加工中。金刚石工具的种类较多，其中烧结金刚石工具由于具有寿命长、磨削精度高、磨削稳定等优势，已经成为精密加工的主流工具。 [0003] 但随着加工的进行，烧结金刚石工具的精度变差，需要不断对烧结金刚石工具整形，但一些部位，比如烧结金刚石工具棱边或外缘，由于受力较其它部位大得多而损耗明显，仅靠整形，工作量甚大，故而补焊修复应运而生。 [0004] 烧结金刚石工具补焊修复的方法有钎焊、冷焊、激光焊和电子束焊，但它们均属熔焊的范畴，严重影响烧结金刚石工具上的金刚石烧结体的胎体组织。也因为用于制作精密加工用烧结金刚石工具的磨粒一般较为细小，熔焊容易使得细小磨粒迅速产生石墨化热损伤。 [0005] 由于超声波焊接不但可以克服上述缺陷，而且具有节能环保、生产效率高、可以做到无缝焊接、废品率低等优势，故而本发明将其用于精密加工用烧结金刚石工具的修复。发明内容 [0006] 本发明的目的是提供一种通过超声波修复精密加工用烧结金刚石工具的方法。这种焊接方法克服了钎焊、冷焊、激光焊和电子束焊等补焊方法对烧结体的胎体和细小磨粒产生严重影响的问题。这种方法具有操作简便、环保、修复质量好、修复效率高等优点，具有较好的应用前景。 [0007] 本发明所采取的技术方案是，一种通过超声波修复精密加工用烧结金刚石工具的方法，包括下列步骤： [0008] 选择磨料：磨料为200或300目的金刚石； [0009] 选择金属胎体原料：原料为300或400目的NiCuCoSn合金粉，其成分为 5～9wt.%Cu、2wt.%Co、3wt.%Sn、余为Ni；或者，300或400目的CuCoSn合金粉，其成分为6～8wt.%Co、10wt.%Sn、余为Cu；或者，300或400目的FeCoSn合金粉，其成分为6～8wt.%Co、10wt.%Sn、余为Fe； [0010] 将所用磨料和金属胎体粉末均匀混合； [0011] 完成均匀混合的磨料和金属胎体粉末的烧结，制作出厚度为1～3mm烧结复合片； [0012] 清除待修复精密加工用烧结金刚石工具表面的油污及其它污物，将烧结复合片放置在待修复烧结金刚石工具的待修复处，并用超声波焊机焊头压住； [0013] 超声波焊接的参数设定为：超声波焊机焊头工作面为4～9mm2、焊接静压力为200～400N、超声振幅为14～18μm、超声波频率为12～18KHz、焊接时间为0.5～1.5s； [0014] 启动超声波焊机，完成焊接； [0015] 重复步骤（5）～（7），完成对烧结金刚石工具其它待修复部位的修复，并对已完成的修复部位进行修整； [0016] 所述的烧结复合片的烧结，具体使用烧结参数为：在真空环境下，热压温度为600～850℃，热压压力为18～25MPa，热压时间为2～6min，保温时间为3～5min。 [0017] 本发明通过超声波补焊修复精密加工用烧结金刚石工具的方法的优点为： [0018] 本发明所采用的超声波焊接具有焊接时间短，效率高，节能环保，可异型面焊接，操作方便等优点。 [0019] 利用本发明工艺修复的精密加工用烧结金刚石工具，其烧结体的胎体和细小磨粒能够保持良好的力学性能。 [0020] 利用本发明工艺修复的精密加工用烧结金刚石工具，焊缝处不会出现夹渣等焊接缺陷，焊接处的结合强度高且稳定。 [0021] 利用本发明工艺修复精密加工用烧结金刚石工具，其废品率低。具体实施方式 [0022] 结合给出的实施例，对本发明加以具体说明： [0023] 实施例1：用Ni基金刚石复合片修复精密加工用烧结金刚石碗形砂轮。 [0024] 包括以下步骤： [0025] 选择磨料：磨料为200或300目的金刚石； [0026] 选择金属胎体原料：原料为300或400目的NiCuCoSn合金粉，其成分为6wt.%Cu、2wt.%Co、3wt.%Sn、余为Ni； [0027] 将所用磨料和金属胎体粉末均匀混合； [0028] 完成均匀混合的磨料和金属胎体粉末的烧结，制作出厚度为2mm烧结复合片； [0029] 清除待修复精密加工用烧结金刚石工具表面的油污及其它污物，将烧结复合片放置在待修复烧结金刚石工具的待修复处，并用超声波焊机焊头压住； [0030] 超声波焊接的参数设定为：超声波焊机焊头工作面为2.5×2.5mm2、焊接静压力为300N、超声振幅为16μm、超声波频率为16KHz、焊接时间为0.6s； [0031] 启动超声波焊机，完成焊接； [0032] 重复步骤（5）～（7），完成对烧结金刚石工具其它待修复部位的修复，并对已完成的修复部位进行修整； [0033] 所述的烧结复合片的烧结，具体使用烧结参数为：在真空环境下，热压温度为750℃，热压压力为20MPa，热压时间为5min，保温时间为4min。 [0034] 实施例2：用Cu基金刚石复合片修复精密加工用烧结金刚石磨头。 [0035] 包括以下步骤： [0036] 选择磨料：磨料为200或300目的金刚石； [0037] 选择金属胎体原料：原料为300或400目的CuCoSn合金粉，其成分为7.5wt.%Co、10wt.%Sn、余为Cu； [0038] 将所用磨料和金属胎体粉末均匀混合； [0039] 完成均匀混合的磨料和金属胎体粉末的烧结，制作出厚度为2mm烧结复合片； [0040] 清除待修复精密加工用烧结金刚石工具表面的油污及其它污物，将烧结复合片放置在待修复烧结金刚石工具的待修复处，并用超声波焊机焊头压住； [0041] 超声波焊接的参数设定为：超声波焊机焊头工作面为2.2×2.2mm2、焊接静压力为250N、超声振幅为17μm、超声波频率为14KHz、焊接时间为0.8s； [0042] 启动超声波焊机，完成焊接； [0043] 重复步骤（5）～（7），完成对烧结金刚石工具其它待修复部位的修复，并对已完成的修复部位进行修整； [0044] 所述的烧结复合片的烧结，具体使用烧结参数为：在真空环境下，热压温度为650℃，热压压力为20MPa，热压时间为4min，保温时间为3.5min。 [0045] 实施例3：用Fe基金刚石复合片修复精密加工用烧结金刚石锯片。 [0046] 包括下列步骤： [0047] 选择磨料：磨料为200或300目的金刚石； [0048] 选择金属胎体原料：原料为300或400目的FeCoSn合金粉，其成分为7wt.%Co、10wt.%Sn、余为Fe； [0049] 将所用磨料和金属胎体粉末均匀混合； [0050] 完成均匀混合的磨料和金属胎体粉末的烧结，制作出厚度为2mm烧结复合片； [0051] 清除待修复精密加工用烧结金刚石工具表面的油污及其它污物，将烧结复合片放置在待修复烧结金刚石工具的待修复处，并用超声波焊机焊头压住； [0052] 超声波焊接的参数设定为：超声波焊机焊头工作面为2.7×2.7mm2、焊接静压力为300N、超声振幅为16μm、超声波频率为16KHz、焊接时间为0.7s； [0053] 启动超声波焊机，完成焊接； [0054] 重复步骤（5）～（7），完成对烧结金刚石工具其它待修复部位的修复，并对已完成的修复部位进行修整； [0055] 所述的烧结复合片的烧结，具体使用烧结参数为：在真空环境下，热压温度为780℃，热压压力为22MPa，热压时间为5min，保温时间为4min。 [0056] 以上所述，仅是对本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明做其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是，凡是未脱离本发明方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明的保护范围。

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