表面金屬化后焊接

金剛石表面的金屬化是通過表面處理技術在金剛石表面鍍覆金屬，使其表面具有金屬或類金屬的性能。一般是在金剛石的表面鍍Ti，Ti與C反應生成TiC，TiC與Ag-Cu合金釬料有較好的潤濕性和結合強度。

目前常用的金剛石工具鍍鈦方法有：真空物理的氣相沉積（PVD，主要包括真空蒸發鍍、真空濺射鍍、真空離子鍍等），化學氣相鍍和粉末覆蓋燒結。

PVD法單次鍍覆量低金剛石電鍍磨頭，鍍覆過程中金剛石的溫度低于500℃金剛石工具電鍍，鍍層與金剛石之間是物理附著、無化學冶金。CVD法Ti與金剛石發生化學反應形成強力冶金結合，反應溫度高，損害金剛石。

磨料磨具類金剛石膜特性

磨料磨具類金剛石膜有機械性能、電阻率及耐腐蝕性、光學性能和穩定性;

機械性能：磨料磨具中類金剛石膜具有高硬度和高彈性模量，不同的沉積方法制備的DLC膜硬度差異很大，沉積的工藝參數對DLC膜的硬度也有影響，膜層內的成分對膜層硬度也有一定影響。

但是類金剛石膜也有很高的內應力，薄膜的內應力是決定薄膜的穩定性和使用壽命并影響性能的重要因素，而且內應力也會限制膜的厚度金剛石鋸片電鍍。壓應力是由所含的氫造成的，促使sp3和sp2的比例變小，會影響膜的性能，研究發現含氫量小于1%的類金剛石膜應力較低，另外膜厚的均勻性對內應力也有影響。通過在膜中摻雜N、Si、O，金屬內應力可以減小金剛石磨盤電鍍，然而內應力減小會影響到硬度和彈性模量。

使用電鍍金剛石磨頭時需要注意什么

由于電鍍金剛石磨頭成形修整法具有修整時間短、能修整出各種復雜型面、型面精度保持好、修整操作方便等特點，其使用效果已逐漸得到人們的認可，在生產中也得到了越來越廣泛的應用。但在電鍍金剛石磨頭的設計、制造與使用中應注意如下幾點：

（1）金剛石的粒度較被修整磨頭的粒度應粗一號，還要選擇金剛石顆粒尺寸接近一致，顆粒形狀近似球形，常用粒度為36#~100#。  （2）通常采用磨頭與磨頭接觸點處線速度方向同向、磨頭線速度與磨頭線速度之比（qd值）取+0.3~+0.7較好，不得超過+1;修整時磨頭切入量以磨頭每轉切入0.5~1μm為宜，每次修整磨頭的總量應為0.02~0.04mm;光修時間盡量壓縮。

（3）電鍍金剛石磨頭的制造誤差應小于工件公差的1/2左右，磨頭孔與安裝軸承的配合間隙為2~4μm.。

（4）可采用天然或人造金剛石，人造金剛石必須采用高強度等級鉆石，如磨鋼金剛石SCD或高強度金剛石SMD。

（5）磨頭制造時，一般精度的磨頭可用外鍍法和燒結法，和復雜型面磨頭應用內鍍法制造，同時進行磨削修整。

（6）電鍍金剛石磨頭修整磨頭時必須遵守快進（不能碰上磨頭）→慢進（按需要的切入速度進給）→光修→退出的動作程序，不得錯步，否則磨頭壽命難以保證。

金剛石磨頭刀片為淬硬鋼材料加工提供了更好的解決方法

" 所謂的淬硬鋼：一般都是高碳鋼或高磨頭鋼,因為其高碳、高磨頭性,經過淬火后的鋼鐵表面硬度會大幅度提高,這種鋼叫做淬硬鋼，包含淬火模具鋼，軸承鋼，齒輪鋼，等，是典型的難加工材料之一。

淬硬鋼件的特點在于經過淬火+回火后具有較高的硬度，通常會采用磨削作為切削加工方式。但磨削效率低，成本高，污染嚴重，隨著磨具行業的不斷研究，可高速硬車削的非金屬粘合劑金剛石磨頭刀片，為加工淬硬鋼件提了更好的解決途徑。

高速硬車削的金剛石磨頭刀片具有以下幾方面的優勢：

(1)：由于金剛石磨頭刀片具備高硬度，高耐磨性，良好的抗沖擊性和抗斷裂性能，使其金屬切除率是磨削的3-4倍，而消耗的能量只是普通磨削加工的1/5。

(2)污染減輕：金剛石磨頭刀片以干式切削為主，減少了切削液 對環境的污染，切屑易回收處理。并且減少了冷卻裝置，簡化生產系統，降低了生產成本。

(3)成本降低：在生產率相同的情況下，車床的投資只有磨床的1/3，而且占地面積小，輔助費用低。并且采用數控加工中心高速銑削淬硬模具鋼，可以在很大程度上代替電火花加工淬硬鋼。

(4)高速切削：高速切削淬硬鋼件有利于切削熱被切屑帶走，減少切削熱傳遞給工件，減少了磨削加工中易產生的表面和裂紋等現象。提高了淬硬鋼件的表面質量和精度。

金剛石磨頭刀片是合適高速硬車削的金剛石磨頭磨具刀片，在提高生產效率的基礎上降低加工成本，減少環境污染,在高速硬車削領域內發揮著重大的作用，為淬硬鋼、淬火鋼、高錳鋼等難加工材料帶來了新的期望。

金剛石磨頭結合劑及其選擇

結合劑是把許多細小的磨粒粘結在一起而組成金剛石磨頭的材 料。它的種類很多，常用的結合劑有以下幾種：

陶安結合劑(代號A):它是一種無機結合劑，由粘土、 長石和其它天然的硅鋁酸鹽材料為原料配合制得。

這種結合劑的應用范圍廣，能做成各種粒度、硬度、組 織、形狀和尺寸的金剛石磨頭。陶瓷結合劑的性能穩定，不受天氣、 溫度變化的影響，能耐水、耐熱而不變質，能適應加各種冷卻 液的磨削，也可干磨。陶瓷結合劑做的金剛石磨頭比有機結合劑金剛石磨頭 的氣孔率大，磨削效率髙，磨損小，能較好的保持磨頭的幾何 形狀，適用于成型磨削和磨螺紋、齒輪、曲軸等。

但是，陶瓷結合劑金剛石磨頭脆性大，不能受劇烈的振動。一般 的陶瓷磨頭只能在35米/秒以內的速度下使用，再髙的速度，則 須用特殊的陶瓷結合劑。

陶瓷結合劑按照它的耐火度不同分為燒熔結合劑和燒結結 合劑兩類。各種剛玉金剛石磨頭都是用燒熔結合劑制造，而各種碳化 硅金剛石磨頭一般則用燒結結合劑制造。現在，已有用燒熔結合劑制 造的碳化硅磨頭，這種磨頭的機槭強度高，結構疏松，透氣性 和自說性好，切削，用燒熔結合劑綠碳化眭磨頭磨削T

此外，在陶瓷結合劑中加入硼、鉛元素，可以提高金剛石磨頭的 強度和韌性;在磨削小螺距螺紋時，可以獲得較好的磨削效 果0

樹脂結合劑(代號S):這是一種有機結合劑。用這種結 合劑制造的金剛石磨頭強度高，有一定的彈性，?可制造丁作速度高于 50米/秒的磨頭和很薄的磨頭。它的應用范圍僅次于陶瓷結合 劑，在下面一些工序中用得多：

金剛石磨頭磨盤刀具更適合加工硬零部件

金剛石磨頭磨盤刀具更適合硬零部件的加工，實際上，被加工零件的硬度一般在HRC45以上，如果金剛石磨頭磨盤刀具加工硬度低于45HRC，效果將不太理想。

在粗加工工序，用整體式金剛石磨頭磨盤刀具可以大余量車削，從而提高生產效率，如，作為鄭州研制出整體式金剛石磨頭磨盤刀具的企業，在粗加工領域有很大的聲望，如先研發出的BN-K1牌號，吃刀深度可達到8mm，線速度可達到120m/min。但具體問題具體分析，如機床剛性好的機床可提高線速度和吃刀深度，反之則降低。

在精加工工序中，典型的應該就是淬火鋼，硬度一般在HRC45以上，還有很多硬度在HRC60以上，對于傳統金剛石磨頭磨料刀具來說，根本無法實現切削加工。但對金剛石磨頭磨盤刀具來講是輕而易舉。淬火鋼一般屬于精加工工序，余量較小，故常采用復合式或鑲嵌式金剛石磨頭磨盤刀具，但為了更經濟更實用，一般會選刃口較多的鑲嵌式金剛石磨頭磨盤刀具。

針對淬火鋼有成熟的刀具牌號及切削參數。如連續切削建議推薦BN-H11牌號，中等斷續切削推薦使用BN-H20牌號，強斷續切削推薦使用BN-S20牌號。在不考慮機床剛性和裝夾方式的情況下，鑲嵌式金剛石磨頭磨盤刀具精加工的線速度可達到250m/min，并且精度可達到Ra0.4，代替粗磨工序。