[发明专利]一种激光钎焊大颗粒金刚石磨粒的制备方法与系统

说明书

本发明涉及一种激光钎焊大颗粒金刚石磨粒的制备方法，包括如下步骤：提供金刚石工具的钢基体；提供激光钎焊系统；提供具有金属镀层的金刚石磨粒；提供Ni‑Cr合金粉末作为钎料；启动激光钎焊系统；打开电磁线圈电源，电磁线圈产生电磁场并作用于具有金属镀层的金刚石磨粒；激光头连同同轴送粉喷嘴、旁轴送料喷嘴、电磁线圈，一起沿钎焊路径运动；激光头运动到钎焊路径末端，关闭激光器，关闭送粉器、送料器和电磁线圈电源，关闭氩气气瓶，完成激光钎焊。本发明还提供一种激光钎焊大颗粒金刚石磨粒的制备系统。本发明解决了激光钎焊制备金刚石工具过程中金刚石磨粒在钎焊熔池表面漂移，以及由此造成的金刚石磨粒热损伤和团聚等问题。

发明领域

本发明涉及一种激光钎焊领域，尤其涉及一种激光钎焊大颗粒金刚石磨粒的制备方法与系统。

背景技术

近些年来金刚石工具在工业生产中被广泛应用，新型金刚石工具多为单层焊接金刚石工具，它利用高温使得金属结合剂粉末在金刚石磨粒、基体金属之间发生扩散、冶金化合反应，从而得到富含碳化物的过度层，解决了传统单层电镀或多层烧结金刚石工具金刚石磨粒只是被机械包裹的问题，提高了基体对金刚石颗粒的把持力，从根本上改善了磨料、结合剂、基体三者间的结合强度。与传统的单层电镀工具相比，焊接工具在磨粒出露高度、磨削力、工具寿命等方面具有明显的优势。

目前，单层焊接金刚石工具的制造方法主要有真空炉焊接、高频感应焊接和激光焊接。真空炉中焊接对于尺寸较大的金刚石工具，基体整体加热时其变形量很难控制，且生产周期长，时间成本及能耗成本较高，金刚石磨粒长时间处于较高温度环境中，其热损伤的危险性加大。高频感应焊接，设备成本低，加热、冷却速度快，可以使焊接周期大为缩短，但其升温速度、加热范围受线圈形状影响，特别是对于大型、异型面磨料工具，其感应线圈的设计、制作也较复杂。激光焊接是一种快速加热和快速冷却的焊接方法，可以有效控制基体在焊接过程中的热变形量。然而激光焊接金刚石工具时，一般是预置金刚石在金属结合剂粉末中，激光扫描金属结合剂粉末和金刚石混合层，这会导致金刚石的石墨化甚至燃烧，严重影响焊接层与金刚石之间的结合强度。

2019年11月26日公布，公开号为CN 107096972 B的发明专利“一种激光钎焊单层金刚石工具的方法”，本发明提供一种激光钎焊单层金刚石工具的方法，其能在激光钎焊金刚石工具过程中避免金刚石热损伤和石墨化，提高钎料与金刚石磨粒界面结合强度，但是该技术方案仍旧存在以下问题：在钎焊过程中金刚石磨粒在钎焊熔池表面产生飘移，包埋深度浅和团聚等问题。

近些年，由于激光焊接总热输入低、焊接过程迅速、热影响区小等优势而成为国内外焊接领域的一个研究热点，使激光钎焊技术也越来越受到人们的关注。研究发现激光钎焊可以选区加热，热影响区小，便于控制，钎焊后能保证基体尤其是薄板基体基本不变形等优点，从而可以弥补真空炉中钎焊和高频感应钎焊工艺中存在的上述问题。然而，在进行激光钎焊金刚石实验过程中，发现金刚石会随着熔池一起移动，最后金刚石聚集成堆的现象，导致金刚石热损伤严重，且无法将金刚石钎焊到预设的位置，得不到理想的金刚石排布顺序。此外，一般传统的激光钎焊金刚石的工艺过程中，激光会直接投射到金刚石表面，从而提高了金刚石表面烧损氧化和石墨化的可能性，导致钎料层和金刚石之间的结合强度降低。

发明内容

本发明的目的是解决激光钎焊金刚石磨粒过程中金刚石磨粒在钎焊熔池表面漂移，以及由此造成的金刚石磨粒热损伤和团聚等问题。

本发明提供一种激光钎焊大颗粒金刚石磨粒的制备方法，包括如下步骤：

步骤1：提供金刚石工具的钢基体；