I前言

2金刚石刀头与基体的连接方法

3感应钎焊技术

3.1焊片厚度对接头机械性能的影响

3.2.1加热速度

3.2.2钎焊温度

钎焊温度影响润湿性、气孔率，最终决定连接强 度。当钎焊温度过低时，钎料的流动性差，易产生夹 渣、造成假焊，使接头强度降低;当温度过高时，钎料氧 化严重，造成夹渣，锌的急剧蒸发，引发气孔，从另一方 面导致接头强度降低。表2是钎焊温度对接头性能的 影响结果。

表2钎焊温度对接头性能的影响 钎焊温度°C 抗剪强度MPa 断口形貌特征 670 165 断在刀头侧，部分钎料未熔 720 241 断在刀头侧，有少量夹液 740 246 断在刀头侧，有少量气孔 800 120 断在交接面，气孔多、严重氧化

注：钎料:Z12;钎剂：J102;焊接时间20秒

 

3.2.3保温时间

保温的目的有三个:促进钎料对基体和刀头充分 的润湿与扩散，排除钎缝中的气体、给钎剂充分的时间 使之还原氧化膜并以渣的形式排出。
保温时间短时，钎料与刀头不能很好的润湿，不足 以形成扩散下的晶间结合，钎剂还原物和钎剂结晶水 形成的蒸汽不易排除，造成夹渣和气孔，甚至未焊透。

3.3   加热电源频率

高频电源的电流频率选用原则是在保证透热深度 的如提下提局电热转换效率。局频电流的单面透热深 度按下列公式计算
J=50300 (P/ff)¹ ^
式中材料的相对磁导率屮)和电阻率(P)是由锯片 基体和刀头确定的、并随温度变化，电流频率取决于所 选电源。当电流频率低时透热深度大，但电热效率低;当 电流频率高时电热效率高，透热深度小加热时间长。目 前流行的加热电源的电流频率在30〜150kHz之间，焊接 大锯片时应选用低频率电源，反之选用高频率电源。

3.4  钎焊的前、后处理

无论是新基体或者是复焊基体，结合面修磨和氧 化层去除都极为重要，常用的清除表面氧化层的方法 有磨光机磨削、修挫和喷砂等，修磨过的基体和刀头要 达到缝隙均匀的效果。焊片在运储过程中表面常带有 防护油或经长期存放已被氧化，须用砂纸去处氧化层， 用有机溶剂去除油污，常用溶剂有汽油、酒精和丙酮。
一般情况下，钎料应裁剪成比刀头略大一点的相 似形状，以便观察钎料的熔化，在操作极为熟练的前提 下，可以将焊片裁剪的比刀头小。无论焊片尺寸大或 是小，焊后在钎缝边沿都要形成光滑的圆弧。
焊剂经常选用普通的J102，焊接前将钎剂用去离 子水调成糊状使用，如果钎剂已经吸水结块可以用去 离子水煮成糊状。
焊后的锯片应避免风吹，水冷更是严格禁止的，冷 却速度越快残余应力越大，钎焊后的保温和缓冷有助 于松弛残余热应力，用石棉保温是较经济的办法。高 频的振动可以消减残余热应力。
焊后清洗过量的钎剂和表面氧化渣，清理完毕后 可以用放大镜检查钎缝，平滑、光洁、无气孔、无裂纹、 圆弧状的钎缝最为理想。

4钎料

金刚石锯片的服役条件是冲击和震动下的切割， 工作过程中焊缝受力状态以脉冲剪切应力为主，切入 时的压应力和切割前后的离心力也对焊缝有一定的影 响，被切石材的硬度、进刀量、切削速度以及切削深度 决定了焊缝的剪切应力。
一般认为，钎焊金刚石锯片用钎料应该满足下列 条件:钎料熔化温度不高于800 且越低越好;钎料 流铺性适宜，对金刚石刀头胎体材料和65Mn合金钢 的润湿性好;钎料疲劳性能好、稳定性好，能承受瞬时 的高温(200〜400 °C)；适宜通用的感应钎焊或火焰钎 焊工艺。选用钎料时首要是满足上述技术条件，同时 要针对被焊锯片的具体特点进行分析，表3列出了钎 焊金刚石锯片常用的钎料。
上述十种钎料中，BAg611、Z21的钎焊温度最低， 流动性最好，焊接强度也高;L304、L303的含银量最 局，经济性最差，但焊接强度局;Z51的结晶间隔较大， 可以使用厚焊片焊接以改善抗疲劳性，Z51的焊接温 度较高，不宜焊接铜基刀头。一般选取Z31、Z12、Z41 用于钎焊切割硬石材锯片，选取Z45、Z46、Z51用于钎 焊切割软石材锯片。在操作熟练的情况下，一般不要 选用L303、L304以降低焊接成本，复焊时应选取与前 一次焊接相同或相近的钎料。

表3钎料的基本特性 牌号 熔化温度 (0C) 抗剪 (Mpa) 疲劳性 经济性 主要应用对象 L304 690 ~775 248 10 2 长寿命刀头 L303 665 ~745 246 9 4 中国红等特硬料 BAg611 610-620 253 9 3 四川红、印度红等 Z21 600 ~690 245 9 6 太行红、芝麻红等 Z31 600 ~720 232 8 7 中硬花岗石锯片 Z12 610-730 240 9 8 通用性强 ZAl 620 ~740 232 8 9 通用性强 Z45 620 ~750 210 7 9 中锯片、大锯片 Z46 640 ~760 202 7 10 中锯片、大锯片 Z51 650 -790 215 8 10 磨具及大理石锯

 

5激光焊接

激光焊接的最大优势是安全性和高强度，在美国 大量采用激光焊，欧洲国家处于经济性考虑没有大面 积推广激光焊。
激光焊接的原理是高能束流作用于被连接材料并 使之熔化形成焊缝。激光焊接时的能量密度可以达到 IO⁶〜IO⁷ w/cm²时，高能束不仅熔化了被焊材料同时使 能束中心部位瞬间汽化，气态金属将周围熔融金属带 出在焊缝区域形成小孔，小孔形态是影响焊缝性能的 关键因素。
激光焊接时，小孔形成后锯片基体与刀头的结合 面相对激光光束移动，小孔周围始终保持液滴状熔池， 小孔孔壁与熔池交接面的高温高压金属蒸汽形成等离 子体。等离子状态的金属蒸汽喷射到焊缝表面形成等 离子云，影响激光流密度和小孔的稳定，通常采用喷射 保护气的方法驱散等离子云，使小孔稳定、熔池稳定、 熔深不变浅。
激光焊接的焊缝是冶金结合，其局温强度局，适宜 与工作温度高的锯片。激光焊接的能量集中、焊接变 形小，适宜与高质量锯片的焊接。
与其他焊接工艺所不同的是激光焊接对锯片的钢 基体和刀头胎体物化性能有特殊的要求，与激光焊接 相关的物化特征有热导率、热扩散系数、比热、熔化潜 热、熔点、汽化温度、相结构、组织转变规律等。在激光 高速加热高速冷却的工艺条件下，碳当量高的材料的 裂纹倾向和缺口敏感性很大，常用的65Mn已不适宜 激光煌接，目前一般采用中低碳钢作基体。激光煌接 要求刀头胎体不含高蒸汽压元素，铁基或铜基胎体不 适宜激光焊接，目前主要采用不含金刚石的钴基结合 剂作为焊接过渡层。
是一种锯片水平放置的激光焊接装置示意 图。
 
I.激光源;2—光闸；3—光路转换器;4一聚焦头；5 —夹具及锯片；6 一电器柜;7—通光光路;8 —片器箱
图8激光系统水平放置的激光焊接机示意图 结论
(I)金刚石锯片的应用已从石材行业拓展到陶瓷、
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3检测方法制订
参考FEPA标准的规定，设计了四条标准加热工 艺曲线和控制程序，可与国际接轨，并已设置在控制仪 器中，分别满足1100 °C,900 °C检测要求，以及冷、热炉 两种状态的选用。其余六条曲线可供用户根据特殊的 要求，自行设置。

4使用情况

试制的样机经项目组和用户一年半连续工作使用 证明，性能稳定、可靠，从未出现故障。其特点为：
①温度测控精度高:控温精度士I    °C；不受环境温 度影响，不受人为操作干扰。
②升温速度快，常温〜1100 °c只需6分钟，可调整 范围大，适于各种不同检测要求，无须预热。
③加热过程全自动程序控制，升温、保温时间控制
建筑、化工等行业，这些行业对锯片提出更新的要求， 必须进一步研究金刚石锯片的焊接技术。
(2) 激光焊接在金刚石锯片焊接领域有广阔的发 展前景。
(3) 钎焊尤其是高频感应钎焊仍是金刚石锯片焊 接的主要方法。
(4) 焊缝强度取决于钎焊材料、钎焊工艺过程和刀 头与基体材料等三个方面，生产中应根据被焊接锯片 的材料和用途选取钎料。

5结论

研制的CYRL — I型金刚石加热管式炉设计合理， 技术先进。经用户使用，温度测控精度高，自动化程度 高，可排除人为因素干扰，操作方便，性能可靠;根据 FEPA标准设计了加热规程，可与国际接轨，满足TIl 检测要求，可作为标准检测仪器。