CN103357958B - 一种独立焊接磨齿型双金属带锯条的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种独立焊接磨齿型双金属带锯条的制造方法，依次包括以下五个步骤，对齿部材料进行成型加工及热处理，对钢带背材进行成型加工及热处理，将热处理后的齿部材料和钢带背材焊接成一体，对焊接区域进行热处理，对焊接后齿部材料、焊接区域和焊接后钢带背材进行成型加工，去除焊接产生的焊渣，并在齿部材料上加工出刃口。齿部材料、钢带背材在焊接前分别进行单独热处理，而非目前的复合材在线式淬火、回火，可充分发挥齿、背材性能；齿部材料、钢带背材在焊接前分别进行成型加工，避免了将二者焊接后再切削而导致的切削大部分齿部材料，降低原材料的损耗。
Description
技术领域
本发明涉及一种双金属带锯条的制造方法。
背景技术
传统的双金属带锯条制造方法是采用电子束或激光能量输入方式，对齿部高速钢丝及背部钢带进行焊接复合，后续通过井式、钟罩式退火方式对复合后钢带进行退火热处理，并通过轧制工序生产出适用于双金属带锯条使用的双金属复合钢带。随后采用铣削工艺对复合钢带进行成型加工，铣削出适合不同切削需求的齿形。加工后通过一次淬火、多次回火热处理后得到双金属带锯条产品。
现有双金属带锯条的制造方法存在如下缺陷：
1. 复合后双金属带锯齿、背部材料经相同热处理工艺处理，不能最大程度发挥齿部材料、钢带背材性能；
2. 双金属复合钢带经铣削成型工艺加工，齿部材料大部分被去除，原材料浪费大，成材率低；
3. 电子束、激光焊接后双金属复合钢带焊缝硬度高，焊缝轧平及铣削成型前需经退火处理以降低焊缝硬度；工艺流程长，能耗大，工艺难度高；
4. 电子束、激光焊接后双金属复合钢带焊缝出有凸出，需进行焊缝轧平加工；
5. 铣削加工齿部刃口易产生毛刺，影响产品切削性能。
发明内容
本发明的目的在于，针对现有技术的不足，提供一种独立焊接磨齿型双金属带锯条的制造方法，采用齿部材料、钢带背材单独热处理后进行焊接，可最大程度发挥齿材及背材的可热处理能力，提升产品性能；并可有效降低传统复合材铣削加工中原材料损耗大的问题，大幅提升成材率，降低原料成本。
本发明的技术方案为，一种独立焊接磨齿型双金属带锯条的制造方法，包括如下步骤：
1）对齿部材料进行成型加工及热处理；
2）对钢带背材进行成型加工及热处理；
3）将热处理后的齿部材料和钢带背材焊接成一体；
4）对焊接区域进行热处理；
5）对焊接后齿部材料、焊接区域和焊接后钢带背材进行成型加工，去除焊接产生的焊渣，并在齿部材料上加工出刃口。
上述第1）、2）步分别对齿部材料和钢带背材的成型加工主要是使齿部材料和钢带背材满足焊接的结构要求。
上述第5）步的成型加工是针对第3）部焊接后，焊缝附近会产生焊渣，该步骤主要目的是通过磨削成型加工，对齿部材料、焊接区域、钢带背材进行成型加工，去除焊渣，在齿部材料上加工出刃口。
所述钢带背材的热处理是将钢带背材加热至850℃~1150℃，保温10-20分钟；随后进行淬火至室温，再进行钢带背材回火处理，钢带背材回火处理是将钢带背材加热至330℃~500℃，保温1-1.5小时后冷却至室温；重复2~3次该钢带背材回火处理。
所述齿部材料热处理是将齿部材料加热至1100℃~1280℃，保温5-10分钟；冷却至室温后进行齿部材料回火处理，齿部材料回火处理是将齿部材料加热至500℃-580℃，保温时间1-1.5小时后冷却至室温；重复2~3次该齿部材料回火处理。
本发明将齿、背材单独热处理，即分别采用适合齿、背部材料最合理的热处理工艺进行处理，齿部硬度及耐磨性与传统工艺一致，背部强度提高20%，疲劳性能提升15-20%。
所述齿部材料依次通过线切割、压力冲剪、磨床加工而制成圆柱状、球状、或者截面为矩形、三角形的柱状颗粒。较传统粉末冶金烧结成型的方式，生产成本大幅降低，生产率大幅增加。
所述钢带背材成型加工采用成型铣刀铣削或成型磨床磨削或激光切割或线切割成型。
原来的工艺是将钢丝-钢带进行焊接，然后通过铣削加工成所需齿形。即意味着齿材大部分在加工过程中成为加工余量而被浪费。采用本专利所述方法，在焊接前对齿部材料和钢带背材分别进行成型加工，齿材以颗粒形式独立焊接到背材上，加工成刃口过程只需进行少量的磨削，从而可大大降低齿材的损耗，并提升成材率。由于齿材为合金成分含量高的合金高速钢，其原材料价格较高，减少其加工损耗对于降低成本有重要作用。
所述钢带背材热处理后还要对钢带背材进行表面处理，表面处理依次为清洗、抛丸及表面活化，表面活化采用酸洗。可大幅提高焊接过程焊缝强度，降低焊接能耗，提升工艺稳定性。
所述齿部材料和钢带背材进行焊接的焊接方式为高频电阻焊接，高频电阻焊接所采用电流加载频率为5 kHz ~20kHz，焊接电流不大于10kA，焊接时间为5ms~90ms。高频高电流值焊接方式，可大幅提升焊接控制精度。高能量短时间焊接，提升了焊接能量输入密度，可有效降低焊接时间，缩短焊接工艺流程，提升生产效率，并可减少电流加载时间，减少焊接热对热处理后齿、背材热影响。
焊接时在焊接区域进行气氛保护，气氛为高纯度氩气、氮气或其他可防止钢材高温氧化的惰性气体。焊接采用气体保护，可避免或减少焊接时高温区域的氧化，增强焊缝强度，提高产品表面质量。
对焊接区域热处理为回火处理，该回火处理是将焊接成一体的齿部材料和钢带背材在300℃-500℃下保温1-2小时。其目的是降低焊接后焊缝的焊接应力，提高焊缝强度。
所述焊接后齿部材料、焊接区域及焊接后钢带背材成型加工采用磨削加工。采用磨齿及多面磨削工艺对焊接后产品进行齿部成型，加工精度大幅提升，较传统工艺，可开发不分齿型双金属带锯条。
较目前传统双金属带锯条产品生产方法，该方法具有以下优点：
1. 齿部材料、钢带背材在焊接前分别进行单独热处理，而非目前的复合材在线式淬火、回火，可充分发挥齿、背材性能；
2. 齿部材料、钢带背材在焊接前分别进行成型加工，避免了将二者焊接后再切削而导致的切削大部分齿部材料， 降低原材料的损耗；
3. 背材在加工成型之前不经历电子束/激光焊接、退火工艺，直接进行成型加工，大幅缩短工艺流程；
4. 齿背部复合采用高频电阻焊，而非目前的电子束/激光焊接，能量使用率大幅提升，避免了焊接后双金属复合钢带焊缝出有凸出；
5. 最终产品齿部刃口经磨削加工，较铣削加工精度高，齿部刃口不易产生毛刺。
具体实施方式
一种独立焊接磨齿型双金属带锯条的制造方法，分别将齿部材料和钢带背材进行成型加工及热处理，齿部材料加工前为直径1.5mm~4.0mm圆钢丝，或者边长1.5mm-4.0mm的方钢丝。
包括如下步骤：
1）对齿部材料进行成型加工及热处理，对齿部材料的成型加工主要是使齿部材料满足焊接的结构要求；齿部材料依次通过线切割、压力冲剪、磨床加工而制成圆柱状、球状、或者截面为矩形、三角形的柱状颗粒。齿部材料热处理是将齿部材料加热至1100℃，保温5分钟；高速冷却至室温后进行齿部材料回火处理，齿部材料回火处理是将齿部材料加热至580℃，保温时间1小时后冷却至室温；重复2次该齿部材料回火处理。
2）对钢带背材进行成型加工及热处理，对钢带背材的成型加工主要是使钢带背材满足焊接的结构要求；钢带背材成型加工采用成型铣刀铣削或成型磨床磨削或激光切割或线切割成型。钢带背材的热处理是将钢带背材加热至1000℃，保温15分钟；随后进行淬火至室温，再进行钢带背材回火处理，钢带背材回火处理是将钢带背材加热至400℃，保温1小时后冷却至室温；重复2次该钢带背材回火处理。热处理后齿部材料表面镀层为金属镍、金属铜以及其化合物，镀层方法为电镀或者化学镀。钢带背材热处理后还要对钢带背材进行表面处理，表面处理依次为清洗、抛丸及表面活化，表面活化采用酸洗。
3）将热处理后的齿部材料和钢带背材进行焊接；齿部材料及钢带背材进行焊接的焊接方式为高频电阻焊接；高频电阻焊接所采用电流加载频率为1020kHz，焊接电流不大于10kA，焊接时间为10ms。焊接时在焊接区域进行气氛保护，气氛为高纯度氩气、氮气或其他可防止钢材高温氧化的惰性气体。
4）对焊接区域进行热处理；上述回火处理是将焊接成一体的齿部材料和钢带背材在400℃下保温1.5小时。
5）对焊接后齿部材料、焊接区域和焊接后钢带背材进行成型加工，去除焊接产生的焊渣，并在齿部材料上加工出刃口；焊接后齿部材料、焊接区域和焊接后钢带背材成型加工采用磨削加工。
Claims (5)
1. 一种独立焊接磨齿型双金属带锯条的制造方法，其特征是，包括如下步骤：
1）对齿部材料进行成型加工及热处理：齿部材料依次通过线切割、压力冲剪、磨床加工而制成截面为三角形的柱状颗粒，齿部材料热处理是将齿部材料加热至1100℃~1280℃，保温5-10分钟；冷却至室温后进行齿部材料回火处理，齿部材料回火处理是将齿部材料加热至500℃-580℃，保温时间1-1.5小时后冷却；重复2~3次该齿部材料回火处理；
2）对钢带背材进行成型加工及热处理：钢带背材成型加工采用成型铣刀铣削或成型磨床磨削或激光切割或线切割成型，钢带背材的热处理是将钢带背材加热至850℃~1150℃，保温10-20分钟；随后进行淬火至室温，再进行钢带背材回火处理，钢带背材回火处理是将钢带背材加热至400℃~500℃，保温1-1.5小时后冷却至室温；重复2~3次该钢带背材回火处理；
3）将热处理后的齿部材料和钢带背材用高频电阻焊接成一体，该高频电阻焊接所采用电流加载频率为5 kHz ~20kHz，焊接电流不大于10kA，焊接时间为5ms~90ms；
4）对焊接区域进行热处理；
5）对焊接后齿部材料、焊接区域和焊接后钢带背材进行成型加工，去除焊接产生的焊渣，并在齿部材料上加工出刃口。
2.根据权利要求1所述独立焊接磨齿型双金属带锯条的制造方法，其特征是，所述截面为三角形的柱状颗粒为圆柱状、球状、或者截面为矩形的柱状颗粒。
3.根据权利要求1所述独立焊接磨齿型双金属带锯条的制造方法，其特征是，所述钢带背材热处理后还要对钢带背材进行表面处理，表面处理依次为清洗、抛丸及表面活化，表面活化采用酸洗。
4.根据权利要求1所述独立焊接磨齿型双金属带锯条的制造方法，其特征是，对焊接区域热处理为回火处理，上述回火处理是将焊接成一体的齿部材料和钢带背材在300℃-500℃下保温1-2小时。
5.根据权利要求1所述独立焊接磨齿型双金属带锯条的制造方法，其特征是，所述焊接后齿部材料、焊接区域及焊接后钢带背材成型加工采用磨削加工。
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