一种刺猬状磨粒团的制备方法及装置与流程

本发明涉及磨粒制备领域，尤其涉及一种刺猬状磨粒团的制备方法及装置。

背景技术：

磨粒工具被广泛应用于石材、陶瓷、光电材料等硬脆性材料的高效精密加工中。磨粒工具通常是由结合剂将磨粒与工具基体连接起来，其连接方式有烧结法、电镀法和钎焊法等。在磨粒工具制备过程中，当磨粒分布不均匀时，磨粒分布较多的地方单颗磨粒切削力小不易出刃，影响加工效率；磨粒分布较少的地方单颗磨粒切削力大而容易破碎或过早脱落失效。为了解决磨粒工具中磨粒分布不均匀、利用率不高的问题，其解决思路之一就是使得磨粒在磨粒工具中定向有序排布。目前实现磨粒有序排布的技术主要有手工法、点滴法和模板法。现有的这些有序排布方法在粗粒度的磨粒工具中得到了较好的应用。但对于细粒度磨粒而言，则很难直接使用这些排布方法。

对于精密加工而言，由于切深很小，如使用粗粒度的磨粒工具，磨粒工具常常表现为切不动或者直接从工件表面挤压过去；而对于细粒度的磨粒工具，选用较小的切深加工工件，由于存在微小切削刃的作用，工件材料能够被去除。众所周知，当磨粒粒度较粗时，磨粒的定向有序排布更容易实现；当磨粒粒度较小时，手工很难操纵磨粒，对点滴设备、模板的精度要求较高，要实现磨粒的定向有序排布比较困难。如何才能像粗粒度磨粒那样实现有序排布，同时又能实现细粒度磨粒工具的加工效果，这是进一步优化和发展磨粒工具的重大难题。

技术实现要素：

本发明提供了一种刺猬状磨粒团的制备方法及装置，其克服了背景技术中所述的现有技术的不足。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种刺猬状磨粒团的制备方法，将钎料加热至熔融状，利用含有微细磨粒的高压保护气体对熔融的钎料进行冲击，使得熔融的钎料在高压保护气体的剪切作用下形成粉末小球，同时，随高压保护气体带入的微细磨粒粘附于粉末小球表面，形成刺猬状磨粒团，最后将该刺猬状磨粒团冷却。

一实施例之中：所述钎料加热至熔融状后滴落下来，再利用含有微细磨粒的高压保护气体对熔融滴落的钎料进行冲击。

一实施例之中：所述钎料为ni-cr基、cu-sn基、ag-cu基、sn基或al-si基钎料以及其它可以实现磨粒固结的结合剂。

一实施例之中：所述钎料中包含ti、cr或v等能够与磨粒形成化学冶金结合的活性元素。

一实施例之中：所述微细磨粒为微细金刚石磨粒或微细立方氮化硼磨粒。

一实施例之中：整个制备过程均在保护气体的氛围中进行，以避免发生氧化反应。

一实施例之中：所述高压保护气体为氩气、氦气、氮气、氢气或氲气。

一实施例之中：所述钎料的加热温度根据钎料的液相线设定。

一种如上所述的刺猬状磨粒团的制备装置，它包括一制备容器，该容器的上部设有用于进给钎料的进料机构及用于给该钎料加热的加热装置，该容器的中部侧壁开设有供含有微细磨粒的高压保护气体冲入容器内的进气嘴，该进气嘴连接一进气阀门。

一实施例之中：该容器中底部装有冷却装置。

一实施例之中：该加热装置为感应加热装置。

一实施例之中：该进料机构、加热装置及高压保护气体冲入容器内部与否均通过同一控制终端自动控制并动作。

本技术方案与背景技术相比，它具有如下优点：

本发明将钎料加热至熔融状，利用含有微细磨粒的高压保护气体对熔融的钎料进行冲击，使得熔融的钎料在高压保护气体的剪切作用下形成粉末小球，同时，随高压保护气体带入的微细磨粒粘附于粉末小球表面，形成刺猬状磨粒团，利用该方法制备出的磨粒团一方面尺寸能很容易实现磨粒团的定向有序排布，另一方面磨粒团上的微细磨粒能实现微细磨粒的切削作用及效果。

本发明所述的制备装置结构简单、新颖、设计合理、适用于刺猬状磨粒团的制备。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

图1为本实施例所述的刺猬状磨粒团的制备装置示意图及制备过程示意图。

具体实施方式

请查阅图1，一种刺猬状磨粒团的制备方法，将钎料加热至熔融状，利用含有微细磨粒的高压保护气体对熔融的钎料进行冲击，使得熔融的钎料在高压保护气体的剪切作用下形成粉末小球，同时，随高压保护气体带入的微细磨粒粘附于粉末小球表面，形成刺猬状磨粒团，最后将该刺猬状磨粒团冷却，可通过自然冷却或通过冷却液快速冷却。

本实施例中，所述钎料加热至熔融状后滴落下来，再利用含有微细磨粒的高压保护气体对熔融滴落的钎料进行冲击。所述钎料的加热温度根据钎料的液相线设定。

所述钎料为ni-cr基、cu-sn基、ag-cu基、sn基或al-si基钎料以及其它可以实现磨粒固结的结合剂。所述钎料中包含ti、cr或v等能够与磨粒形成化学冶金结合的活性元素。所述高压保护气体为氩气、氦气、氮气、氢气或氲气。所述微细磨粒为微细金刚石磨粒或微细立方氮化硼磨粒。

本发明的刺猬状磨粒团的整个制备过程均在保护气体的氛围中进行，以避免发生氧化反应。

请查阅图1，一种如上所述的刺猬状磨粒团的制备装置，它包括一制备容器10，该容器10的上部设有用于进给钎料的进料机构20及用于给该钎料加热的加热装置30，该容器10的中部侧壁开设有供含有微细磨粒的高压保护气体冲入容器内的进气嘴11。

优选地，该容器10中底部装有冷却装置40，该冷却装置中可装载冷却液，用于制成的磨粒团的快速冷却。

本实施例中，该加热装置30为高频感应加热装置，但不仅限于该加热手段，该高频感应加热装置的感应线圈环绕在该容器10的外周壁上。

为了实现该制备装置的自动化控制进程，该进料机构20、加热装置30及高压保护气体冲入容器内部与否均通过同一控制终端自动控制并动作。

本实施例所述的制备装置制备刺猬状磨粒团的过程如下：

准备阶段：将钎料100(如cu20sn10ti钎料)装夹在送料机构上，将微细磨粒(粒度为40微米的金刚石粉)加到高压保护气体(如高压氩气)存储装置中的磨粒存储单元中，设定钎料向下进给速度和开闭程序，然后设定高频感应加热装置的加热电流、加热时间和开闭程序，再设定高压保护气体流量和开闭程序，检查设备的气密性、冷却液情况，一切无误后启动控制终端运行程序，刺猬状磨粒团开始制备。

制备阶段：通过送料机构20送到容器10内上部加热装置30对应的加热区域，经加热后钎料100熔融并滴落至容器10中部对应的制备区，利用含有微细磨粒的高压保护气体经进气嘴11冲入容器10内，将滴落过程中的熔融钎料剪切成粉末小球101，与此同时，随高压保护气体带入的微细磨粒200也随之粘附于粉末小球101表面，形成刺猬状磨粒团300落入容器10内底部的冷却装置40中进行冷却。冲入容器10内的高压保护气体同时充满整个容器10内部从而使磨粒团的整个制备过程都在保护气体的氛围中。

制备结束：控制终端控制送料结构、高频感应加热装置和高压保护气体均停止工作，将冷却装置40中的装料机构取出，倒出制备好的刺猬状磨粒团烘干即可。

以上所述，仅为本发明较佳实施例而已，故不能依此限定本发明实施的范围，即依本发明专利范围及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆应仍属本发明涵盖的范围内。