[发明专利]一种用于异型超硬磨料砂轮超高频感应钎焊的感应器结构及加热方法

说明书

技术领域

本发明涉及超硬磨料工具领域，具体涉及一种用于大尺寸异型超硬磨料砂轮超高频感应钎焊的感应器结构。

背景技术

目前，在实际生产中使用的异型砂轮一般采用单层电镀工艺来制作，镀层金属只是机械包埋金刚石磨粒，与磨粒和基体之间没有形成牢固的化学冶金结合，因此镀层金属对磨粒的把持力不大，当加工负荷较大时，工具容易因磨粒脱落或镀层金属成片剥落而导致整体失效。如要增加磨粒与镀层金属的结合力，只有增加镀层金属的厚度，其结果是导致容屑空间和磨粒出露高度的减小，工件容易发生堵塞，散热效果差，工件表面容易发生烧伤。

单层钎焊超硬磨料砂轮因其钎焊时在磨料、钎料与基体界面上发生的诸如溶解、扩散、化合之类的相互作用，从根本上改善了磨料、结合剂（钎料合金）、基体三者间的结合强度，与传统的单层电镀砂轮相比具有明显的优势。单层钎焊金刚石工具的主要制造方式有炉中钎焊和高频感应钎焊两种。炉中钎焊因其升降温速度慢，导致钎焊周期较长，而且其采用的是整体加热，对于大尺寸的砂轮基体变形较严重。目前，在大尺寸的钎焊砂轮，尤其是成型砂轮制造的时候，一般采用分体式，做成小的镶块，钎焊好了之后再组装成为砂轮整体。尽管这种方法制造出的单层钎焊砂轮能用于航空难加工材料镍基高温合金的成型磨削，但是由于机械装配精度有限，砂轮在高速旋转过程中节块连接处的应力非常高，从而产生极大的变形，因此其整体精度难以保证。

近年来，国内外研究学者提出了高频感应钎焊工艺，其出发点是采用局部加热代替真空炉中整体加热的方式，可以有效的减小基体变形，提高加工效率。然而在利用感应钎焊对成型面进行加热时，由于成型面的感应加热存在尖角效应，在曲率半径较小的区域会导致热量的集中，使得加热温度分布不均匀，而且随着电流频率的升高，温度不均匀的问题更加突出，目前还不能将超高频感应钎焊工艺应用在异型砂轮的制作中。

发明内容

发明目的：

为了解决成型砂轮感应加热时温度分布不均匀的问题，本发明提供了一种用于异型超硬磨料砂轮超高频感应钎焊的感应器结构及感应加热方法，能够实现成型面沿砂轮轴线方向温度均匀分布，同时也极大的缩短成型砂轮的制作周期。

技术方案：

本发明为实现上述目的采用如下技术方案：

一种用于异型超硬磨料砂轮超高频感应钎焊的感应器结构，包括导磁体以及感应加热用线圈，其特征在于：所述的感应线圈为双回线，该双回线感应线圈包括用于预热的第一线圈和用于钎焊的第二线圈，所述的第一线圈和第二线圈沿砂轮轴线方向放置于砂轮基体外圆周上方，所述的第一线圈和第二线圈一端连接且第一线圈和第二线圈的电流方向相反；所述的第一线圈和第二线圈具有与所述砂轮基体表面一致的随型结构，该随型结构包括凹陷部分和凸起部分；在所述第二线圈的凹陷部分设置所述的导磁体，在所述导磁体上设置有槽口，所述的第二线圈位于所述的槽口内。

所述导磁体的槽口为矩形。

所述第一线圈和第二线圈之间具有8mm~12mm之间的间隙。

所述导磁体沿线圈轴线方向的截面尺寸是变化的。

所述异型超硬磨料砂轮基体直径大于或等于400mm。

一种用于异型超硬磨料砂轮的加热方法，其特征在于，步骤如下：

步骤一、在砂轮基体外圆周上方布置所述的双回线感应线圈，在感应线圈上连接频率为0.8~1.2MHz的感应加热电源，电源的电流大小为24A~30A；

步骤二、以0.5mm/s的线速度转动砂轮基体，接通所述的感应加热电源，钎焊的砂轮基体表面在转动到第一线圈的位置进行预热，钎焊的砂轮基体表面在转动到第二线圈的位置进行钎焊，砂轮基体转动一周，即完成整个钎焊过程。

本发明用于异型砂轮超高频感应钎焊的感应器结构，采用频率为0.8~1.2MHz的感应加热电源作为热源，线圈采用双回线随型结构，并且在难加热区域（即砂轮基体的凹面部分）采用具有聚磁作用的截面尺寸变化的C型导磁体，从而改变成型面的温度分布，实现成型面温度的均匀分布。

采用上述方案后，本发明用于异型砂轮超高频感应钎焊用的感应器结构，可以实现超高频感应加热时成型面温度均匀分布，同时，有效的解决了当前电镀工艺存在的磨料与基体结合力弱以及炉中钎焊工艺存在的钎焊周期长、砂轮基体热变形量大等问题。首先，由于导磁体的聚磁效应，可以减少空气中的漏磁通，进而减小回路中的磁阻，提高凹面感应加热时的效率，实现了异型砂轮的超高频感应钎焊。其次，线圈采用双回线结构，先对砂轮基体进行预热，再进行感应钎焊，可以缩短加热时间，从而缩短砂轮制作的周期。