1. 引言

　　聚晶金刚石复合片由PCD层和硬质合金基底组成。PCD层具有高硬度，硬质合金基底则具有良好韧性，二者结合使PCD复合片具有优异的切削性能，因此在金属切削加工和钻探等行业获得了广泛应用。

　　聚晶金刚石复合片钎焊工艺是制造聚晶金刚石刀具金属切削液的关键技术。聚晶金刚石复合片的硬质合金基底对钎料润湿性差，与45钢刀杆的热膨胀系数差异大，易产生焊接振动时效装置应力，造成脱焊，不易保证焊接振动时效装置质量。硬质合金的钎焊通常采用Mn基钎料，钎焊温度约为1000℃。而PCD层的耐热温度一般不超过700℃，否则会引起PCD层石墨化，降低钎焊后刀具金属切削液的使用性能，因此必须采用既可降低钎焊温度又可保证焊接振动时效装置强度的焊接振动时效装置方法。目前常用的PCD复合片钎焊方法主要有激光焊接振动时效装置、真空扩散焊、真空钎焊、水冷钎焊、惰性气体保护钎焊等。这些方法虽能达到足够的焊接振动时效装置强度，但焊接振动时效装置设备投资大，运行维护费用高，且工艺过程复杂，生产操作繁琐，大大增加了PCD刀具金属切削液的制造成本，不利于这种先进刀具金属切削液的推广应用。本文采用部分不等间隙接头结构设计，使用银基钎料（Ag-Cu-Zn-Cd），在空气中利用高频感应加热方式进行钎焊（钎焊温度690℃）。这种钎焊工艺操作简便，生产效率高，加工成本低，并可保证钎焊质量。

图1 部分不等间隙接头结构示意图

　　2. 可减少焊接振动时效装置缺陷和残余应力的接头设计

　　无论采用何种钎焊工艺，一般很难完全消除钎焊缺陷。钎缝中产生气孔、夹渣等缺陷与钎焊过程中钎料的熔化以及钎剂填缝过程密切相关。在高频感应加热时，由于集肤效应和尖角效应的影响，45钢刀杆钎缝的边缘温度高于内部温度，边缘钎料首先融化，使钎缝内部残留的气体、钎剂等很难从狭窄的平行间隙中排出钎缝，因此容易在钎缝中形成气孔、夹渣等缺陷。由于硬质合金基底的热膨胀系数（a=4.5～7×10-6/K）与45钢刀杆的热膨胀系数（a=11.65×10-6/K）相差较大，加热时两种材料各自膨胀，焊后冷却时，由于焊料已将两种材料牢固连接而不能自由收缩，从而在材料中引起残余应力（焊缝处为压应力，PCD表面为拉应力），并使焊接振动时效装置质量下降。为提高焊接振动时效装置质量，在实际生产中可采用图1所示的部分不等间隙接头结构来减少钎焊缺陷和残余应力。

　　由图可见，中间平面可保证焊接振动时效装置面间的相对位置精度，两边的缝隙有利于排出气体和钎剂。加热时，首先用钎料填满钎缝的中间部分，然后再填充边缘部分，中间部分包围的气体、夹渣随钎料的填缝作用逐渐向边缘大间隙处流动，最后被排出钎缝之外，从而可获得组织致密的钎缝。同时，两边的缝隙可减少热膨胀系数较大的45钢刀杆冷却时的收缩量，以缓解残余应力的增大。在二者综合作用下，钎焊质量可大大提高。