一种近球形颗粒钎料及其加工方法和装置

专利类型 发明公开 法律事件 公开; 实质审查;
专利有效性 实质审查 当前状态 实质审查
申请号 CN202411845014.3 申请日 2024-12-13
公开(公告)号 CN119635087A 公开(公告)日 2025-03-18
申请人 中国机械总院集团郑州机械研究所有限公司; 申请人类型 企业
发明人 龙伟民; 钟素娟; 于奇; 马佳; 潘建军; 胡粟昕; 第一发明人 龙伟民
权利人 中国机械总院集团郑州机械研究所有限公司 权利人类型 企业
当前权利人 中国机械总院集团郑州机械研究所有限公司 当前权利人类型 企业
省份 当前专利权人所在省份:河南省 城市 当前专利权人所在城市:河南省郑州市
具体地址 当前专利权人所在详细地址:河南省郑州市中原区郑州高新技术产业开发区科学大道149号 邮编 当前专利权人邮编:450001
主IPC国际分类 B23K35/40 所有IPC国际分类 B23K35/40B23P15/00B23K35/02B23K26/00
专利引用数量 0 专利被引用数量 0
专利权利要求数量 10 专利文献类型 A
专利代理机构 北京超凡宏宇知识产权代理有限公司 专利代理人 杨明真;
摘要 本 发明 涉及钎焊材料加工技术领域,具体而言,涉及一种近球形颗粒钎料及其加工方法和装置。近球形颗粒钎料的加工方法包括以下步骤:将钎料丝预切成类似豆荚形,并在预切形成的切口连接处涂覆激光吸收涂料,然后采用激光将切口连接处熔断,即得近球形颗粒钎料。本发明是采用机械预切的同时将切口连接处涂覆上高能吸收 石墨 涂料,后端添加激光发生器将细丝 熔化 形成近球形钎料,本发明方法用到的设备少、能耗低、效率高,且材料利用率高,基本无损耗,近球形钎料尺寸易于控制,均匀性好。
权利要求

1.一种近球形颗粒钎料的加工方法,其特征在于,包括以下步骤:
将钎料丝预切成豆荚形,并在所述预切形成的切口连接处涂覆激光吸收涂料,然后采用激光将所述切口连接处熔断,即得所述近球形颗粒钎料。
2.根据权利要求1所述的近球形颗粒钎料的加工方法,其特征在于,包含以下特征中的至少一种:
(1)所述钎料丝包括合金丝、合金丝、镍合金丝、合金丝中的任意一种;
(2)所述钎料丝的丝径和单个预切段的长度均与所述近球形颗粒钎料的直径相匹配;
(3)所述切口连接处的直径为0.2mm‑d/2,其中,d为所述钎料丝的丝径。
3.根据权利要求1所述的近球形颗粒钎料的加工方法,其特征在于,按质量百分比计,所述激光吸收涂料包括以下组分:
石墨粉40%‑70%、高分子有机材料4%‑8%、增稠剂2%‑5%和溶剂20%‑52%。
4.根据权利要求3所述的近球形颗粒钎料的加工方法,其特征在于,包含以下特征中的至少一种:
(1)所述石墨粉的粒径小于10μm;
(2)所述高分子有机材料包括聚丙烯酸酯、聚乙烯醇缩丁酯、聚乙烯吡咯烷中的至少一种;
(3)所述增稠剂包括甲基纤维素和/或乙基纤维素
(4)所述溶剂包括三氯乙烯、二氯乙烯、四氯化甲苯、对二甲苯、乙酸乙酯、二甲基亚砜、乙酸丁酯、甲醇、乙醇、氯仿、丙酮中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的近球形颗粒钎料的加工方法,其特征在于,所述激光的功率为
500‑5000W。
6.一种近球形颗粒钎料,其特征在于,采用权利要求1‑5任一项所述的近球形颗粒钎料的加工方法制得。
7.一种近球形颗粒钎料的加工装置,其特征在于,适用于权利要求1‑5任一项所述的近球形颗粒钎料的加工方法,包括:
两个关于钎料丝对称设置且间隙可调的圆盘滚刀,用于对从其间隙中穿过的钎料丝进行预切,所述圆盘马蹄形滚刀包括圆盘和多个固定在所述圆盘上的马蹄形切刀,多个所述马蹄形切刀绕所述圆盘的周向均匀分布;
激光吸收涂料给料装置,用于向所述马蹄形切刀提供激光吸收涂料;
激光发生器,所述激光发生器位于所述圆盘马蹄形滚刀的下游,用于对所述钎料丝的预切部位进行熔断;
收料仓,用于收集近球形颗粒钎料。
8.根据权利要求7所述的近球形颗粒钎料的加工装置,其特征在于,所述激光吸收涂料给料装置包括涂料盒和位于所述涂料盒内的激光吸收涂料,所述涂料盒靠近所述圆盘马蹄形滚刀一端的侧壁为柔性多孔材料,所述马蹄形切刀在转动过程中经过所述涂料盒,会与所述柔性多孔材料接触蘸取所述激光吸收涂料,并在对钎料丝进行预切时将所述激光吸收涂料涂覆在所述钎料丝的切口连接处。
9.根据权利要求8所述的近球形颗粒钎料的加工装置,其特征在于,所述柔性多孔材料包括海绵、花、吸纸中的至少一种;
和/或,所述激光吸收涂料的粘度为2000‑5000cP。
10.根据权利要求7所述的近球形颗粒钎料的加工装置,其特征在于,包含以下特征中的至少一种:
(1)所述马蹄形切刀的材质包括硬质合金、高速、超硬材料中的任一种;
(2)两个所述圆盘之间的间隙a满足以下条件:a≥d,0.2mm≤a‑2h<d/2,其中,d为钎料丝的丝径,h为所述马蹄形切刀的刀头高度;
(3)所述圆盘马蹄形滚刀的旋转线速度V1和钎料丝的进丝速度V2之间满足:V2=lNV1/[π(D+2h)],其中,l为单个预切段的长度,N为单个所述圆盘上的所述马蹄形切刀的数量,D为所述圆盘的直径;
(4)所述激光发生器为YAG激光发生器或半导体激光发生器。

说明书全文

一种近球形颗粒钎料及其加工方法和装置

技术领域

[0001] 本发明涉及钎焊材料加工技术领域,具体而言,涉及一种近球形颗粒钎料及其加工方法和装置。

背景技术

[0002] 钎焊属于焊接的一种方法,将钎料置于待焊接母材上,通过加热使钎料熔化而母材不熔化,在待焊接的界面形成化学冶金结合。钎焊在复杂结构连接、精密连接上具有不可替代的作用。钎料通常为丝状、片状、带状、粉状,而随着技术发展越来越多复杂结构件出现,钎料形态也要求更加多样化。球形钎料具有重量精准的特点,在一些复杂构件的点焊固定上有着重要的应用。使用场景是通过气动焊枪吸取钎料球,并通过电阻焊将待焊接件固定,此时钎料球未完全熔化,后续通过加热将钎料球完全熔化,实现复杂构件的精密焊接。
[0003] 现有技术中,钎料球制备一般通过丝材切断成颗粒,颗粒经过研磨形成球形颗粒,研磨过程中材料损耗大,而钎料通常含有贵金属或稀有金属,材料成本和加工成本较高,研磨造成了极大的材料浪费。
[0004] 激光切割是一种有效的加工手段,但是不同材料对激光吸收率差异较大,尤其是合金合金对激光反射率较高,熔滴成球需要的激光功率很高,造成了设备造价提高,效率下降,并且难以控制熔滴尺寸。
[0005] 因此,提供一种材料损耗少、能耗低且尺寸可控的近球形颗粒钎料的加工方法和装置具有重要意义。
[0006] 有鉴于此,特提出本发明。

发明内容

[0007] 本发明的第一目的在于提供一种近球形颗粒钎料的加工方法,以解决现有方法加工近球形钎料材料损耗大,或者能耗高、球形钎料尺寸难控制的技术问题。本发明方法用到的设备少、能耗低、效率高,且材料利用率高,近球形钎料尺寸易控制,均匀性好。
[0008] 本发明的第二目的在于提供一种近球形颗粒钎料,采用如上所述的近球形颗粒钎料的加工方法制得。
[0009] 本发明的第三目的在于提供一种近球形颗粒钎料的加工装置,适用于如上所述的近球形颗粒钎料的加工方法。
[0010] 为了实现本发明的上述目的,特采用以下技术方案:
[0011] 一种近球形颗粒钎料的加工方法,包括以下步骤:
[0012] 将钎料丝预切成豆荚形,并在所述预切形成的切口连接处涂覆激光吸收涂料,然后采用激光将所述切口连接处熔断,即得所述近球形颗粒钎料。
[0013] 优选地,所述钎料丝包括铜合金丝、银合金丝、镍合金丝、合金丝中的任意一种。
[0014] 优选地,所述钎料丝的丝径和单个预切段的长度均与所述近球形颗粒钎料的直径相匹配。
[0015] 优选地,所述切口连接处的直径为0.2mm‑d/2,其中,d为所述钎料丝的丝径。
[0016] 优选地,按质量百分比计,所述激光吸收涂料包括以下组分:
[0017] 石墨粉40%‑70%、高分子有机材料4%‑8%、增稠剂2%‑5%和溶剂20%‑52%。
[0018] 优选地,所述石墨粉的粒径小于10μm。
[0019] 优选地,所述高分子有机材料包括聚丙烯酸酯、聚乙烯醇缩丁酯、聚乙烯吡咯烷中的至少一种。
[0020] 优选地,所述增稠剂包括甲基纤维素和/或乙基纤维素
[0021] 优选地,所述溶剂包括三氯乙烯、二氯乙烯、四氯化甲苯、对二甲苯、乙酸乙酯、二甲基亚砜、乙酸丁酯、甲醇、乙醇、氯仿、丙酮中的至少一种。
[0022] 优选地,所述激光的功率为500‑5000W。
[0023] 一种近球形颗粒钎料,采用前述实施方式中任一项所述的近球形颗粒钎料的加工方法制得。
[0024] 一种近球形颗粒钎料的加工装置,适用于前述实施方式中任一项所述的近球形颗粒钎料的加工方法,包括:
[0025] 两个关于钎料丝对称设置且间隙可调的圆盘滚刀,用于对从其间隙中穿过的钎料丝进行预切,所述圆盘马蹄形滚刀包括圆盘和多个固定在所述圆盘上的马蹄形切刀,多个所述马蹄形切刀绕所述圆盘的周向均匀分布;
[0026] 激光吸收涂料给料装置,用于向所述马蹄形切刀提供激光吸收涂料;
[0027] 激光发生器,所述激光发生器位于所述圆盘马蹄形滚刀的下游,用于对所述钎料丝的预切部位进行熔断;
[0028] 收料仓,用于收集近球形颗粒钎料。
[0029] 优选地,所述激光吸收涂料给料装置包括涂料盒和位于所述涂料盒内的激光吸收涂料,所述涂料盒靠近所述圆盘马蹄形滚刀一端的侧壁为柔性多孔材料,所述马蹄形切刀在转动过程中经过所述涂料盒,会与所述柔性多孔材料接触蘸取所述激光吸收涂料,并在对钎料丝进行预切时将所述激光吸收涂料涂覆在所述钎料丝的切口连接处。
[0030] 优选地,所述柔性多孔材料包括海绵、花、吸纸中的任意一种。
[0031] 优选地,所述激光吸收涂料的粘度为2000‑5000cP。
[0032] 优选地,所述马蹄形切刀的材质包括硬质合金、高速、超硬材料中的任一种。
[0033] 优选地,两个所述圆盘之间的间隙a满足以下条件:a≥d,0.2mm≤a‑2h<d/2,其中,d为所述钎料丝的丝径,h为所述马蹄形切刀的刀头高度。
[0034] 优选地,所述圆盘马蹄形滚刀的旋转线速度V1和钎料丝的进丝速度V2之间满足:V2=lNV1/[π(D+2h)],其中,l为单个预切段的长度,N为单个所述圆盘上的所述马蹄形切刀的数量,D为所述圆盘的直径,h为所述马蹄形切刀的刀头高度。
[0035] 优选地,所述激光发生器为YAG激光发生器或半导体激光发生器。
[0036] 与现有技术相比,本发明的有益效果为:
[0037] 本发明方法先将丝材预切成类似于豆荚的形状,并在变径处涂覆激光吸收涂料,在切口连接处形成高能吸收区,然后通过激光切割将变径处熔断形成近球形钎料,本发明方法无需切断机、搓球机、磨球机等设备,用到的设备少,成本低,效率高;并且材料利用率高,基本无损耗;所需激光功率低,相比单纯的激光熔滴成球,能耗显著降低,且制得的近球形钎料尺寸可控,均匀性好。附图说明
[0038] 为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案,下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图是本发明的一些实施方式,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0039] 图1为本发明实施例提供的近球形颗粒钎料的制备工艺流程图
[0040] 图2为本发明实施例1中制备的近球形钎料的产品图;
[0041] 图3为本发明实施例2中制备的近球形钎料的产品图。
[0042] 附图说明:1‑圆盘马蹄形滚刀;11‑圆盘;12‑马蹄形切刀;2‑激光吸收涂料给料装置;3‑激光发生器;4‑收料仓。

具体实施方式

[0043] 下面将结合附图和具体实施方式对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述,但是本领域技术人员将会理解,下列所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例,仅用于说明本发明,而不应视为限制本发明的范围。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。实施例中未注明具体条件者,按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者,均为可以通过市售购买获得的常规产品。
[0044] 如图1所示,本发明的第一方面提供了一种近球形颗粒钎料的加工方法,包括以下步骤:
[0045] 将钎料丝预切成豆荚形,并在预切形成的切口连接处涂覆激光吸收涂料,然后采用激光将切口连接处熔断,即得近球形颗粒钎料。
[0046] 本发明方法预切后钎料丝并未被切断,其形状类似于多个豆子连续排布的豆荚形,其周向不同位置距中心轴的距离是基本相同的,钎料丝不会被挤扁,预切可以形成多个长度相同的预切段,且预切段之间的切口连接处丝材直径变细,并且变径处呈弧形过渡,将切口连接处熔断后易形成球形,在切口连接处涂上激光吸收涂料能在直径最细处形成高能吸收区,较低的激光功率即可将其熔断,能耗低,同时由于其他未涂覆激光吸收涂料的部位对激光反射率较大,仅直径最细的切口连接处对激光吸收率大,在激光熔断时能更好地定位切口连接处,避免因偏差导致钎料球尺寸不均,使得近球形钎料的尺寸易于控制,本发明中的近球形也包括球形。
[0047] 传统制球采用精密切断,将柱状颗粒研磨成球,需要切断机、搓球机、磨球机等设备,设备复杂,制作流程长,且材料利用率低,材料损耗超1/3,对于高成本的材料造成极大的浪费;而本发明方法用到的设备少,制作成本低,且材料利用率高,基本无损耗。
[0048] 传统激光熔滴成球法需要的激光功率高,尤其是银合金和铜合金对激光的反射率大,需要的激光功率更大,会造成设备造价提高,效率下降,且熔球尺寸难以控制,如果仅在切割处涂激光吸收涂料,在激光切割时仅涂抹点熔断,未经预切的断面仍成平整状,不能实现球形颗粒的剪切,如果在整个钎料丝表面涂覆激光吸收涂料,然后采用激光熔滴成球法制备钎料球,虽然能形成球形钎料,也能一定程度降低激光功率,但是由于需要将整个球熔化,其激光功率仍较高,并且激光吸收涂料全涂覆无法起到定位作用,钎料球的尺寸也不易控制,涂料组分还容易进入熔融的钎料球中形成杂质夹杂;而本发明方法能克服上述缺陷,显著降低激光功率,减小能耗,并且近球形钎料的尺寸易于控制。
[0049] 在本发明的一些具体实施方式中,钎料丝包括铜合金丝、银合金丝、镍合金丝、铁合金丝中的任意一种,本发明方法尤其适用于铜合金丝和银合金丝等激光反射率较大的钎料丝。
[0050] 在本发明的一些具体实施方式中,钎料丝的丝径和单个预切段的长度均与近球形颗粒钎料的直径相匹配,可以根据所需钎料球的尺寸确定钎料丝尺寸和预切尺寸;通常情况下,可以设置钎料丝的丝径和单个预切段的长度与所需钎料球的直径相同。
[0051] 在本发明的一些具体实施方式中,钎料丝的直径为1‑6mm,例如可以为1mm、2mm、3mm、4mm、5mm、6mm中的任一点值或任两个点值组成的范围值。在其他实施例中,根据所需钎料球的尺寸不同,钎料丝的直径还可以为其他值。
[0052] 在本发明的一些具体实施方式中,切口连接处的直径为0.2mm‑d/2,其中,d为所述钎料丝的丝径。控制切口连接处直径≥0.2mm的目的是避免在预切过程中上下两个切刀碰撞或丝材变形,控制切口连接处直径不超过钎料丝丝径的1/2,是为了保证预切效果以形成近球形钎料,同时降低激光熔断功率。
[0053] 在本发明的一些具体实施方式中,按质量百分比计,所述激光吸收涂料包括以下组分:
[0054] 石墨粉40%‑70%、高分子有机材料4%‑8%、增稠剂2%‑5%和溶剂20%‑52%。
[0055] 黑色的石墨粉能提高激光吸收效果,在切口连接处形成高能吸收区,高分子有机材料的作用是增强涂料与金属基体的粘接能,并且钎焊过程中高分子有机材料的灰分低、无残留,不影响焊接效果,增稠剂是为了调控涂料的粘度,使其满足使用要求。
[0056] 在一些实施方式中,典型但非限制性的,例如,激光吸收涂料中,石墨粉的质量百分含量可以为40%、50%、60%、70%中的任一点值或任两个点值组成的范围值;高分子有机材料的质量百分含量可以为4%、5%、6%、7%、8%中的任一点值或任两个点值组成的范围值;增稠剂的质量百分含量可以为2%、3%、4%、5%中的任一点值或任两个点值组成的范围值;溶剂的质量百分含量可以为20%、23%、28%、32%、40%、45%、52%中的任一点值或任两个点值组成的范围值。
[0057] 在本发明的一些具体实施方式中,所用石墨粉的粒径小于10μm,优选小于5μm,采用粒径较小的石墨粉有助于石墨粉涂覆的均匀性。
[0058] 在本发明的一些具体实施方式中,所用石墨粉为片状石墨粉。
[0059] 在本发明的一些具体实施方式中,所用高分子有机材料包括聚丙烯酸酯、聚乙烯醇缩丁醛酯、聚乙烯吡咯烷酮中的至少一种;上述高分子有机材料与金属的粘接能力强,且钎焊过程灰分低、无残留,不影响焊接效果。
[0060] 在本发明的一些具体实施方式中,所用增稠剂包括甲基纤维素和/或乙基纤维素。
[0061] 在本发明的一些具体实施方式中,所用溶剂包括三氯乙烯、二氯乙烯、四氯化碳、甲苯、对二甲苯、乙酸乙酯、二甲基亚砜、乙酸丁酯、甲醇、乙醇、氯仿、丙酮中的至少一种。
[0062] 在本发明的一些具体实施方式中,采用激光熔断切口连接处时所需的激光功率为500‑5000W,例如,可以为500W、800W、1000W、1500W、2000W、3000W、4000W、5000W中的任一点值或任两个点值组成的范围值。
[0063] 本发明的第二方面提供了一种近球形颗粒钎料,采用前述实施方式中任一项所述的近球形颗粒钎料的加工方法制得。
[0064] 如图1所示,本发明的第三方面提供了一种近球形颗粒钎料的加工装置,适用于前述实施方式中任一项所述的近球形颗粒钎料的加工方法,包括:
[0065] 两个关于钎料丝对称设置且间隙可调的圆盘马蹄形滚刀1,用于对从其间隙中穿过的钎料丝进行预切,圆盘马蹄形滚刀1包括圆盘11和多个固定在圆盘11上的马蹄形切刀12,多个马蹄形切刀12绕圆盘11的周向均匀分布;
[0066] 激光吸收涂料给料装置2,用于向马蹄形切刀12提供激光吸收涂料;
[0067] 激光发生器3,激光发生器3位于圆盘马蹄形滚刀1的下游,用于对钎料丝的预切部位进行熔断;
[0068] 收料仓4,用于收集近球形颗粒钎料。
[0069] 预切时,可根据钎料丝的丝径和预切深度将两个圆盘马蹄形滚刀1进行间隙调节,钎料丝从两个圆盘马蹄形滚刀1中间的间隙穿过,两个圆盘马蹄形滚刀1对向旋转进行预切,预切过程可保证钎料丝平直,并且在圆盘马蹄形滚刀1转动过程中,激光吸收涂料给料装置2可以将激光吸收涂料涂覆到马蹄形切刀12上,经过马蹄形切刀12预切后钎料丝形成类似豆荚的形状,切口连接处丝材直径变细,并且钎料丝经变细处被马蹄形切刀12的刀头压上一层黑色激光吸收涂料,有利于后续激光切割时能量吸收,经激光熔断后得到的近球形颗粒钎料进入收料仓4。
[0070] 在本发明的一些具体实施方式中,激光吸收涂料给料装置2设有两个,分别与两个圆盘马蹄形滚刀1相配合。
[0071] 在本发明的一些具体实施方式中,激光吸收涂料给料装置2包括涂料盒和位于涂料盒内的激光吸收涂料,涂料盒靠近圆盘马蹄形滚刀1一端的侧壁为柔性多孔材料,柔性多孔材料可以吸附激光吸收涂料,马蹄形切刀12在转动过程中经过涂料盒,会与柔性多孔材料接触,通过挤压蘸取激光吸收涂料,并在对钎料丝进行预切时将激光吸收涂料涂覆在钎料丝的切口连接处,该装置在预切过程中能实现激光吸收涂料的自动给料,并在预切的同时实现涂覆,操作简单,工作效率高。
[0072] 在本发明的一些具体实施方式中,柔性多孔材料包括海绵、棉花、吸水纸中的任意一种,柔性多孔材料的作用是吸附激光吸收涂料,并在与马蹄形切刀12接触过程中被挤压,释放激光吸收涂料将其涂覆在刀头上。
[0073] 在本发明的一些具体实施方式中,所用激光吸收涂料的粘度为2000‑5000cP,例如,可以为2000cP、2500cP、3000cP、3500cP、4000cP、4500cP、5000cP中的任一点值或任两个点值组成的范围值。涂料粘度过高不利于柔性多孔材料吸附;粘度过低,涂料流动性好,易从柔性多孔材料渗出,因此需合理控制激光吸收涂料的粘度。
[0074] 在本发明的一些具体实施方式中,马蹄形切刀12的材质包括硬质合金、高速钢、超硬材料中的任一种。同一圆盘11上的多个马蹄形切刀12的材质可以相同,也可以不同。
[0075] 在本发明的一些具体实施方式中,两个圆盘11之间的间隙a满足以下条件:a≥d,0.2mm≤a‑2h<d/2,其中,d为钎料丝的丝径,h为马蹄形切刀的刀头高度,即马蹄形切刀伸出圆盘的长度。两个圆盘11之间的间隙a是指两个圆盘11之间的最小间隔距离,控制圆盘间隙a≥d的目的是避免钎料丝被圆盘挤扁;a‑2h是两个圆盘马蹄形滚刀1刀头之间的最小间隙,控制a‑2h≥0.2mm的目的是避免上下刀头碰撞或钎料丝变形,控制a‑2h<d/2是为了使切口连接处直径小于钎料丝初始直径的1/2,以保证预切效果。
[0076] 在本发明的一些具体实施方式中,圆盘马蹄形滚刀1的旋转线速度V1和钎料丝的进丝速度V2之间满足:V2=lNV1/[π(D+2h)],其中,l为单个预切段的长度,N为单个圆盘上的马蹄形切刀的数量,D为圆盘的直径,h为马蹄形切刀的刀头高度。
[0077] 在本发明的一些具体实施方式中,所述激光发生器为YAG激光发生器或半导体激光发生器。
[0078] 下面结合具体实施例,对本发明的一些实施方式作详细说明。实施例中所采用的原料物质,如无特殊说明均可通过市售购买得到。以下实施例均采用本发明提供的装置实施。
[0079] 实施例1
[0080] 采用钎料BAg72Cu合金丝制球,丝径3mm。
[0081] 马蹄形切刀采用YT硬质合金材质,圆盘直径30mm,刀头高度h为3mm,刀盘上焊接4个刀头,两个圆盘马蹄形滚刀的间隙(a‑2h)调整至1mm。
[0082] 选择粒径<5μm的片状石墨粉,按质量百分比计,将60%的石墨粉,5%的聚丙烯酸酯,3%的乙基纤维素,20%的三氯乙烯,12%的四氯化碳,混合搅拌成均匀的黑色涂料,涂料粘度为3200cP。
[0083] 圆盘马蹄形滚刀对向转动,将激光吸收涂料给料装置放置于侧边,圆盘马蹄形滚刀滚动过程中马蹄形切刀刀头粘附上激光吸收涂料,并在预切时涂抹在接口连接处。圆盘马蹄形滚刀预切钎料丝,调整丝材进丝速度5mm/s和圆盘马蹄形滚刀的线速度47.1mm/s,将钎料丝预切成豆荚形,其中单个预切段长度l为3mm,钎料丝切口连接处的直径为1mm,钎料丝切口连接处粘附有黑色激光吸收涂料。
[0084] 在钎料丝后端添加YAG激光发生器,功率为1000W,可将钎料丝熔断形成直径为3mm的近球形钎料,制成的近球形钎料产品如图2所示。
[0085] 实施例2
[0086] 采用钎料BAg45CuZn合金丝制球,丝径1mm。
[0087] 马蹄形切刀采用YG硬质合金材质,圆盘直径20mm,刀头高度h为3mm,刀盘上焊接8个刀头,两个圆盘马蹄形滚刀的间隙(a‑2h)调整至0.2mm。
[0088] 选择粒径<8μm的片状石墨粉,按质量百分比计,将70%的石墨粉,2%的聚丙烯酸酯,2%的聚乙烯醇缩丁醛酯,3%的乙基纤维素,5%的对二甲苯,5%的甲醇,13%的乙酸乙酯,混合搅拌成均匀的黑色涂料,涂料粘度为2600cP。
[0089] 圆盘马蹄形滚刀对向转动,将激光吸收涂料给料装置放置于侧边,圆盘马蹄形滚刀滚动过程中马蹄形切刀刀头粘附上激光吸收涂料,并在预切时涂抹在接口连接处。圆盘马蹄形滚刀预切钎料丝,调整丝材进丝速度5mm/s和圆盘马蹄形滚刀的线速度51mm/s,将钎料丝预切成豆荚形,其中单个预切段长度l为1mm,钎料丝变径为0.2mm,钎料丝变径处粘附有黑色激光吸收涂料。
[0090] 在钎料丝后端添加YAG激光发生器,功率为800W,可将钎料丝熔断形成直径为1mm的近球形钎料,制成的近球形钎料产品如图3所示。
[0091] 实施例3
[0092] 采用钎料105铜合金丝制球,丝径6mm。
[0093] 马蹄形切刀采用PCD材质,圆盘直径40mm,刀头高度h为4mm,刀盘上焊接3个刀头,两个圆盘马蹄形滚刀的间隙(a‑2h)调整至0.8mm。
[0094] 选择粒径<6μm的片状石墨粉,按质量百分比计,将40%的石墨粉,1%的聚丙烯酸酯,2%的聚乙烯醇缩丁醛酯,1%的聚乙烯吡咯烷酮,2%的甲基纤维素,2%的乙基纤维素,10%的乙酸乙酯、20%的二甲基亚砜、22%的乙酸丁酯,混合搅拌成均匀的黑色涂料,涂料粘度为2300cP。
[0095] 圆盘马蹄形滚刀对向转动,将激光吸收涂料给料装置放置于侧边,圆盘马蹄形滚刀滚动过程中马蹄形切刀刀头粘附上激光吸收涂料,并在预切时涂抹在接口连接处。圆盘马蹄形滚刀预切钎料丝,调整丝材进丝速度10mm/s和圆盘马蹄形滚刀的线速度83.73mm/s,将钎料丝预切成豆荚形,其中单个预切段长度l为6mm,钎料丝变径为0.8mm,钎料丝变径处粘附有黑色石墨涂料。
[0096] 在钎料丝后端添加YAG激光发生器,功率为1500W,可将钎料丝熔断形成直径为6mm的近球形钎料。
[0097] 对比例1
[0098] 对比例1与实施例1类似,区别为:直接采用圆盘马蹄形滚刀将钎料BAg72Cu合金丝切断,不进行激光熔断,当仅采用切断时,需进行调刀避免上下刀碰撞,采用伺服精密切断来保证切断精度,其他设备参数同实施例1,本对比例切断得到的颗粒断口平整,无法保证球形切割。
[0099] 对比例2
[0100] 对比例2与实施例1类似,区别为:未对钎料BAg72Cu合金丝进行预切,直接在切割处涂覆激光吸收涂料,并采用激光切割将涂抹点熔穿,激光功率需达到4000W才能熔穿。本对比例未经过预切得到的颗粒断面仍呈平整状,不能实现球形颗粒的剪切。
[0101] 对比例3
[0102] 对比例3与实施例1类似,区别为:未对钎料BAg72Cu合金丝进行预切,在整个钎料丝外表面涂覆激光吸收涂料,采用激光熔滴成球法制备球形钎料,所需激光功率至少为9000W才能熔化,熔化过程需要较大的激光功率,且难以控制熔滴尺寸。
[0103] 对比例4
[0104] 对比例4与实施例1类似,区别为:未对钎料BAg72Cu合金丝进行预切,且不涂覆激光吸收涂料,直接采用激光熔滴成球法制备球形钎料,所需激光功率至少为18000W才能熔化,熔化过程需要很大的激光功率,且难以控制熔滴尺寸。
[0105] 对比例5
[0106] 对比例5采用传统方法,将丝径为3.2mm的钎料BAg72Cu合金丝切成长度为3.2mm的圆柱段,研磨成直径为3mm的球形钎料。
[0107] 试验例
[0108] (1)分别测试实施例1‑3和对比例3‑5的材料利用率,测试结果见表1。
[0109] 表1
[0110] 样品 材料利用率实施例1 99.97%
实施例2 99.68%
实施例3 99.35%
对比例3 98.56%
对比例4 97.63%
对比例5 41.20%
[0111] 由表1中的数据可知,对比例5中传统研磨制球材料利用率低,材料浪费多,而本发明方法材料利用率高,基本无损耗。
[0112] (2)分别在实施例1‑3和对比例3‑5制备的近球形颗粒钎料中任取10个样本,测试近球形颗粒钎料的直径,测试结果见表2。
[0113] 表2
[0114]
[0115]
[0116] 由表1和表2中的数据可知,采用本发明方法制备的近球形钎料,材料利用率高,且尺寸精度高,均匀性好;而激光熔滴成球法,虽然材料利用率也较高,但是熔滴尺寸难以控制,所得产品尺寸精度低,均匀性差;传统研磨制球法虽然尺寸均匀性好,但是材料利用率很低,浪费大,成本高;因此,本发明方法具有更好的综合效果。
[0117] 尽管已用具体实施例来说明和描述了本发明,然而应意识到,以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;本领域的普通技术人员应当理解:在不背离本发明的精神和范围的情况下,可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围;因此,这意味着在所附权利要求中包括属于本发明范围内的所有这些替换和修改。
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