[发明专利]一种微小型超硬刀具超声辅助高频钎焊方法及装置

权利要求书

1.一种微小型超硬刀具超声辅助高频钎焊方法，其特征在于包括如下步骤：

(1)当对超硬刀具进行焊接时，超硬材料刀头部分由刀头弹簧夹头夹紧，硬质合金刀柄部分由刀柄弹簧夹头夹紧，并在刀柄端面放置适量焊料和焊剂；

(2)打开红外测温仪和压力传感器开关，并调整红外测温仪测量位置，保证其测量区域在焊接位置；通过调整伺服电机，驱动压头升降丝杠，从而控制对焊接处施加的压力大小；

(3)打开超声波发生器和功率放大器，超声振动子开始工作，改善焊接区域焊剂和焊料融化后的组织结构、减少焊接缺陷；

(4)当超硬刀具处在超声振动作用下时，打开高频感应电源，紫铜管线圈产生感应磁场，使得银焊片和焊料升温融化，并在超声辅助作用下，充分润湿硬质合金刀柄、减少焊接区域气泡的产生、改善焊接区组织结构和减少焊接缺陷；

(5)对焊接部分保温片刻后，关闭高频感应电源，然后关闭超声波发生器和功率放大器，待焊接部位自然冷却后，调节伺服电机，升高压头，取下焊接完成的超硬刀具。

2.根据权利要求1所述的微小型超硬刀具超声辅助高频钎焊方法，其特征在于：步骤(1)中刀头弹簧夹头和刀柄弹簧夹头保持高精度的同轴度，刀头弹簧夹头为ER8规格，其夹持直径为0.5-5.0mm；刀柄弹簧夹头为ER16规格，其夹持直径为2.0-10.0mm。

3.根据权利要求1所述的微小型超硬刀具超声辅助高频钎焊方法，其特征在于：步骤(2)所述的红外测温仪测温范围为350-1600℃、响应时间为10ms、系统精度为±1.0％，所述的压力传感器测量范围为0-2MPa。

4.根据权利要求1所述的微小型超硬刀具超声辅助高频钎焊方法，其特征在于：步骤(3)中超声振动子的性能参数为，振动频率为15-45KHz，振幅为0-22μm。

5.根据权利要求1所述的微小型超硬刀具超声辅助高频钎焊方法，其特征在于：步骤(4)中焊接电源为高频感应加热电源，其焊接频率为600-1100KHZ，最大输入功率为6KW。

6.一种微小型超硬刀具超声辅助高频钎焊装置，其特征在于：包括装夹装置、测量装置、高频钎焊装置和超声辅助装置。

7.根据权利要求6所述的微小型超硬刀具超声辅助高频钎焊装置，其特征在于：所述装夹装置包括刀头夹持装置和刀柄夹持装置，其中刀头夹持装置包括基座(1)、立柱(14)、压头升降丝杠(12)、刀头座(9)以及刀头弹簧夹头(21)；刀柄夹持装置包括基座(1)、刀柄座(4)和刀柄弹簧夹头(18)；所述测量装置包括红外测温仪(15)和压力传感器(10)，可以分别对焊接处温度和焊接压力进行实时监测；所述红外测温仪(15)安装在立柱(14)上，并保证其测量区域位于焊接部位；所述压力传感器(10)安装在刀头座(9)与压头(11)之间。

8.根据权利要求7所述的微小型超硬刀具超声辅助高频钎焊装置，其特征在于：焊接过程的焊接压力通过控制立柱(14)上的伺服电机(13)，来驱动压头升降丝杠(12)，带动压头11实现的。

9.根据权利要求6所述的微小型超硬刀具超声辅助高频钎焊装置，其特征在于：所述高频钎焊装置包括高频感应加热电源(6)和紫铜管线圈(7)。

10.根据权利要求6所述的微小型超硬刀具超声辅助高频钎焊装置，其特征在于：所述超声辅助装置包括超声波发生器(16)、功率放大器(17)和超声振动子(3)，其中超声振动子(3)被支撑座(2)固定在基座(1)上，超声波发生器、功率放大器和超声振动子通过导线进行连接。