CN105364076A - 一种硬质合金可换刀具的制造工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种硬质合金可换刀具的制造工艺，包括如下步骤：(1)备料，(2)筛选，(3)粉碎，(4)球磨，(5)过滤步骤(4)所得料浆，并干燥，过筛，后加入汽油橡胶粘接剂充分搅拌，得到料粒；(6)对步骤(5)中所得料粒加入硬脂酸锌后进行模压，挤压；(7)注塑成型；(8)烧结并保温；(9)在车床上进行刀具初加工；(10)淬火热处理：进行整体淬火，在30分钟内加热到960℃，保温35分钟后淬火，油淬，然后在730℃温度下对刀柄进行中温回火处理，在350℃温度下对刀身进行低温回火处理；(11)渗铬热处理；(12)精加工；(13)使用电火花表面熔覆设备在刀具表面喷涂制备纳米WC-Co超硬复合涂层。
Description
技术领域
本发明涉及刀具的制造工艺，具体涉及一种硬质合金可换刀具的制造工艺。
背景技术
硬质合金由难熔金属硬质化合物和粘结金属所组成。由于其高熔点和高硬度难加工的性质，硬质合金在工业上只能用粉末冶金方法生产。普通粉末冶金工艺制造硬质合金零件是通过混合和研磨原料粉末，用压制成形方法制备粉末压制件，然后烧结致密成硬质合金成品。再根据各方面的要求和希望获得最终产品精度，将烧结体进行打磨、侵蚀或抛光。生产工艺流程复杂、成本高昂、原材料浪费严重。人们一直追寻一种直接制备接近最终形状的硬质合金压坯的方法，不但能够降低最终加工成本，还可以降低昂贵的硬质合金成本。但目前市场中硬质合金价格较高，且抗弯强度和抗冲击韧性均较差，为节约成本，提高刀具使用性能，多采用焊接方法以钢材作为基本制备复合结构产品。专利CN1439482A公开了一种长薄条形硬质合金木工刀具的焊接方法，该方法采用高频钎焊连接硬质合金刀条及钢制刀板，但由于硬质合金与钢线膨胀系数差异较大，因此焊后接头残余应力集中较为严重，工作过程中接头易于发生开裂。此外，该方法选择了使用温度较低而价格较高的银基钎料及黄铜钎料，从而限制了焊后刀具的工作温度，增加了生产成本。
发明内容
本发明为解决现有方法制造的硬质合金刀具在工作过程接头易于开裂，且工作温度低，生产成本高的问题，进而提出一种硬质合金可换刀具的制造工艺，并从改进切削刀具的合金材料入手，提供一种用于硬质合金刀具的制造方法。具体技术方案如下：
一种硬质合金可换刀具的制造工艺，包括如下步骤：
(1)备料
按照重量百分比准备4％的第一组分，13％的第二组分，2％的第三组分，3％的第四组分，78％的第五组分，其中，
第一组分按照重量百分比包括59％的甘油三酯植物油，21％的亚磷酸酯，20％的无机氟酸盐类固体添加剂；
第二组分按照重量百分比包括：43％的Co，4％的Mo，4％的胶粉，9％的锰粉，10％的锡粉，17％的镍粉，13％的羟基铁粉；其中胶粉包括：21％的醋酸乙烯酯与乙烯共聚胶粉，27％的乙烯与氯乙烯及月硅酸乙烯酯三元共聚胶粉，6％的醋酸乙烯酯与乙烯及高级脂肪酸乙烯酯三元共聚胶粉，19％的醋酸乙烯酯与高级脂肪酸乙烯酯共聚胶粉，以及37％的醋酸乙烯酯均聚胶粉的混合物；
第三组分按照重量百分比包括：55％的胶体石墨，4％的的金刚石颗粒，9％的NbC，7％的Si，25％的VC；
第四组分按照重量百分比包括：61％的Cr3C2，21％二氧化锆，12％二氧化钛，6％表面活性剂，其中表面活性剂包括：51％的十二烷基硫酸铵，37％的十二烷基硫酸钠，9％的苯扎氯胺，3％的单硬脂酸甘油酯；
第五组分按照重量百分比包括：73％的碳化钨，10％的硼化钨，8％的五氧化二钒，5％的碳化钴，3％的硼化钼，1％的硼化锌；
(2)筛选：筛选所备物料得到平均粒度2.0μm的粉末；
(3)粉碎：将步骤(2)所得粉末加入气流粉碎机中进行粉碎，得到粒度范围为0.4-2.0μm的粉末；
(4)球磨：将步骤(3)中所得粉末加入搅拌球磨机中，球磨介质为无水乙醇，其加量为300ml/kg，球磨速度为90r/min，球料重量比为4∶1，搅拌速度750r/min，填充系数0.75，进行搅拌研磨，研磨4小时，加入石蜡成型剂再次球磨4小时，得到料浆；
(5)过滤步骤(4)所得料浆，并干燥，过筛，后加入汽油橡胶粘接剂充分搅拌，得到料粒；
(6)对步骤(5)中所得料粒加入硬脂酸锌后进行模压，挤压；
(7)注塑成型；
(8)在真空烧结一体炉(真空度为1～5Pa)中在1600℃-1800℃的条件下烧结，并通入氩气，氩气压力为5～10MPa，在恒定时间内升温到360摄氏度脱PEG并第一次保温1小时，在恒定时间内升温到500摄氏度并进行第二次保温1小时，然后再在恒定时间内升温到1000摄氏度并进行第三次保温半小时左右；
(9)在车床上进行刀具初加工；
(10)淬火热处理：进行整体淬火，在30分钟内加热到960℃，保温35分钟后淬火，油淬，然后在730℃温度下对刀柄进行中温回火处理，在350℃温度下对刀身进行低温回火处理；
(11)渗铬热处理；
(12)在磨床上进行精加工；
(13)使用电火花表面熔覆设备在刀具表面喷涂制备纳米WC-Co超硬复合涂层。
步骤(3)中粉碎时间为0.4小时，同时完成粉末分级处理。
步骤(4)中搅拌球磨机中还加入60g平均粒度为1.2μm的钴粉末，2g碳化钛粉末，0.24g油酸，24g聚乙二醇，400g乙醇作为研磨介质。
步骤(4)中研磨直径D4，研磨球的质量是7200g。
步骤(5)中筛的目数是20目。
渗铬热处理工艺参数：渗铬温度为850℃，保温时间为9h，空冷后将渗铬处理后的试样在850℃下油淬30min，420℃下中温回火2h。
与目前现有技术相比，本发明添加分散相，使合金粉末分散均匀，保证产品内部组织结构的纵横均匀度，增加耐磨性，使产品的使用寿命有所提高；本发明硬度高，韧性好，质量稳定，不易出现断裂现象，工艺简单，适合工业生产。具体来说：可有效降低接头残余应力，增加接头强度，从而大大提高了刀具使用可靠性，延长刀具使用寿命。同时，由于接头残余应力的降低，以及外加卡具的作用，使焊后刀具变形程度大大降低，为刀具焊后矫形带来了极大的便利。该方法生产的硬质合金具有高硬度，高强度，高韧性，高热导率和高的耐磨性能，其刀片具有高切削寿命长、好的耐冲击性和高的工件表面质量，并且适用于高速铝合金切削。
具体实施方式
下面对本发明进行详细描述，其为本发明多种实施方式中的一种优选实施例。
实施例一
一种硬质合金可换刀具的制造工艺，包括如下步骤：
(1)备料：按照重量百分比准备4％的第一组分，13％的第二组分，2％的第三组分，3％的第四组分，78％的第五组分，其中，第一组分按照重量百分比包括59％的甘油三酯植物油，21％的亚磷酸酯，20％的无机氟酸盐类固体添加剂；第二组分按照重量百分比包括：43％的Co，4％的Mo，4％的胶粉，9％的锰粉，10％的锡粉，17％的镍粉，13％的羟基铁粉；其中胶粉包括：21％的醋酸乙烯酯与乙烯共聚胶粉，27％的乙烯与氯乙烯及月硅酸乙烯酯三元共聚胶粉，6％的醋酸乙烯酯与乙烯及高级脂肪酸乙烯酯三元共聚胶粉，19％的醋酸乙烯酯与高级脂肪酸乙烯酯共聚胶粉，以及37％的醋酸乙烯酯均聚胶粉的混合物；第三组分按照重量百分比包括：55％的胶体石墨，4％的的金刚石颗粒，9％的NbC，7％的Si，25％的VC；第四组分按照重量百分比包括：61％的Cr3C2，21％二氧化锆，12％二氧化钛，6％表面活性剂，其中表面活性剂包括：51％的十二烷基硫酸铵，37％的十二烷基硫酸钠，9％的苯扎氯胺，3％的单硬脂酸甘油酯；第五组分按照重量百分比包括：73％的碳化钨，10％的硼化钨，8％的五氧化二钒，5％的碳化钴，3％的硼化钼，1％的硼化锌；
(2)筛选：筛选所备物料得到平均粒度2.0μm的粉末；
(3)粉碎：将步骤(2)所得粉末加入气流粉碎机中进行粉碎，得到粒度范围为0.4-2.0μm的粉末；
(4)球磨：将步骤(3)中所得粉末加入搅拌球磨机中，球磨介质为无水乙醇，其加量为300ml/kg，球磨速度为90r/min，球料重量比为4∶1，搅拌速度750r/min，填充系数0.75，进行搅拌研磨，研磨4小时，加入石蜡成型剂再次球磨4小时，得到料浆；
(5)过滤步骤(4)所得料浆，并干燥，过筛，后加入汽油橡胶粘接剂充分搅拌，得到料粒；
(6)对步骤(5)中所得料粒加入硬脂酸锌后进行模压，挤压；
(7)注塑成型；
(8)在真空烧结一体炉(真空度为1～5Pa)中在1600℃-1800℃的条件下烧结，并通入氩气，氩气压力为5～10MPa，在恒定时间内升温到360摄氏度脱PEG并第一次保温1小时，在恒定时间内升温到500摄氏度并进行第二次保温1小时，然后再在恒定时间内升温到1000摄氏度并进行第三次保温半小时左右；
(9)在车床上进行刀具初加工；
(10)淬火热处理：进行整体淬火，在30分钟内加热到960℃，保温35分钟后淬火，油淬，然后在730℃温度下对刀柄进行中温回火处理，在350℃温度下对刀身进行低温回火处理；
(11)渗铬热处理；
(12)在磨床上进行精加工；
(13)使用电火花表面熔覆设备在刀具表面喷涂制备纳米WC-Co超硬复合涂层。
实施例二
一种硬质合金可换刀具的制造工艺，包括如下步骤：
(1)备料
按照重量百分比准备81.4％的第一组分、13％的第二组分、2％的第三组分、3％的第四组分、0.6％的第五组分，其中，
第一组分按照重量百分比包括：12-15％硼化钨、4-9％五氧化二钒、4.9-5.2％碳化钴、2.5-3.5％硼化钼、1.6-1.9％硼化锌，余量为碳化钨；第二组分按照重量百分比包括：10％的Mo、27％的羟基镍粉、13的％羟基铁粉，4％的胶粉，余量为Co；其中胶粉包括：37％的醋酸乙烯酯与乙烯共聚胶粉，29％的乙烯与氯乙烯及月硅酸乙烯酯三元共聚胶粉，21％的醋酸乙烯酯与乙烯及高级脂肪酸乙烯酯三元共聚胶粉，11％的醋酸乙烯酯与高级脂肪酸乙烯酯共聚胶粉，以及2％的醋酸乙烯酯均聚胶粉的混合物；第三组分按照重量百分比包括：9％的NbC、7％的Si、55％的石墨烯，3.7的金刚石颗粒，余量为VC；第四组分按照重量百分比包括：27％二氧化锆、9％锐钛矿二氧化钛、3％表面活性剂，余量为Cr3C2；第五组分为润滑添加剂；
(2)筛选：筛选第一组份得到平均粒度2.0μm的粉末；
(3)粉碎：将步骤(2)所得粉末加入气流粉碎机中进行粉碎，得到粒度范围为0.4-2.0μm的粉末；
(4)球磨：将步骤(3)中所得粉末加入搅拌球磨机中，球磨介质为无水乙醇，其加量为300ml/kg，球磨速度为90r/min，球料重量比为4∶1，搅拌速度750r/min，填充系数0.75，进行搅拌研磨，研磨4小时，加入石蜡成型剂再次球磨4小时，得到料浆；
(5)过滤步骤(4)所得料浆，并干燥、过筛，后加入汽油橡胶粘接剂充分搅拌，得到料粒；
(6)对步骤(5)中所得料粒加入硬脂酸锌后进行模压、挤压；
(7)注塑成型；
(8)在真空烧结一体炉(真空度为1～5Pa)中在1600℃-1800℃的条件下烧结，并通入氩气，氩气压力为5～10MPa，在恒定时间内升温到360摄氏度脱PEG并第一次保温1小时，在恒定时间内升温到500摄氏度并进行第二次保温1小时，然后再在恒定时间内升温到1000摄氏度并进行第三次保温半小时左右；
(9)在车床上进行刀具初加工；
(10)淬火热处理：进行整体淬火，在30分钟内加热到960℃，保温35分钟后淬火，油淬，然后在730℃温度下对刀柄进行中温回火处理，在350℃温度下对刀身进行低温回火处理；
(11)渗铬热处理；
(12)在磨床上进行精加工；
(13)使用电火花表面熔覆设备在刀具表面喷涂制备纳米WC-Co超硬复合涂层。
上面对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种改进，或未经改进直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种硬质合金可换刀具的制造工艺，其特征在于，包括如下步骤：
(1)备料
按照重量百分比准备4％的第一组分，13％的第二组分，2％的第三组分，3％的第四组分，78％的第五组分，其中，
第一组分按照重量百分比包括59％的甘油三酯植物油，21％的亚磷酸酯，20％的无机氟酸盐类固体添加剂；
第二组分按照重量百分比包括：43％的Co，4％的Mo，4％的胶粉，9％的锰粉，10％的锡粉，17％的镍粉，13％的羟基铁粉；其中胶粉包括：21％的醋酸乙烯酯与乙烯共聚胶粉，27％的乙烯与氯乙烯及月硅酸乙烯酯三元共聚胶粉，6％的醋酸乙烯酯与乙烯及高级脂肪酸乙烯酯三元共聚胶粉，19％的醋酸乙烯酯与高级脂肪酸乙烯酯共聚胶粉，以及37％的醋酸乙烯酯均聚胶粉的混合物；
第三组分按照重量百分比包括：55％的胶体石墨，4％的的金刚石颗粒，9％的NbC，7％的Si，25％的VC；
第四组分按照重量百分比包括：61％的Cr3C2，21％二氧化锆，12％二氧化钛，6％表面活性剂，其中表面活性剂包括：51％的十二烷基硫酸铵，37％的十二烷基硫酸钠，9％的苯扎氯胺，3％的单硬脂酸甘油酯；
第五组分按照重量百分比包括：73％的碳化钨，10％的硼化钨，8％的五氧化二钒，5％的碳化钴，3％的硼化钼，1％的硼化锌；
(2)筛选：筛选所备物料得到平均粒度2.0μm的粉末；
(3)粉碎：将步骤(2)所得粉末加入气流粉碎机中进行粉碎，得到粒度范围为0.4-2.0μm的粉末；
(4)球磨：将步骤(3)中所得粉末加入搅拌球磨机中，球磨介质为无水乙醇，其加量为300ml/kg，球磨速度为90r/min，球料重量比为4∶1，搅拌速度750r/min，填充系数0.75，进行搅拌研磨，研磨4小时，加入石蜡成型剂再次球磨4小时，得到料浆；
(5)过滤步骤(4)所得料浆，并干燥，过筛，后加入汽油橡胶粘接剂充分搅拌，得到料粒；
(6)对步骤(5)中所得料粒加入硬脂酸锌后进行模压，挤压；
(7)注塑成型；
(8)在真空烧结一体炉(真空度为1～5Pa)中在1600℃-1800℃的条件下烧结，并通入氩气，氩气压力为5～10MPa，在恒定时间内升温到360摄氏度脱PEG并第一次保温1小时，在恒定时间内升温到500摄氏度并进行第二次保温1小时，然后再在恒定时间内升温到1000摄氏度并进行第三次保温半小时左右；
(9)在车床上进行刀具初加工；
(10)淬火热处理：进行整体淬火，在30分钟内加热到960℃，保温35分钟后淬火，油淬，然后在730℃温度下对刀柄进行中温回火处理，在350℃温度下对刀身进行低温回火处理；
(11)渗铬热处理；
(12)在磨床上进行精加工；
(13)使用电火花表面熔覆设备在刀具表面喷涂制备纳米WC-Co超硬复合涂层。
2.如权利要求1所述的硬质合金可换刀具的制造工艺，其特征在于，步骤(3)中粉碎时间为0.4小时，同时完成粉末分级处理。
3.如权利要求1和2所述的硬质合金可换刀具的制造工艺，其特征在于，步骤(4)中搅拌球磨机中还加入60g平均粒度为1.2μm的钴粉末，2g碳化钛粉末，0.24g油酸，24g聚乙二醇，400g乙醇作为研磨介质。
4.如权利要求1-3中所述的硬质合金可换刀具的制造工艺，其特征在于，步骤(4)中研磨直径D4，研磨球的质量是7200g。
5.如权利要求1-4中所述的硬质合金可换刀具的制造工艺，其特征在于，步骤(5)中筛的目数是20目。
6.如权利要求1-5中所述的硬质合金可换刀具的制造工艺，其特征在于，渗铬热处理工艺参数：渗铬温度为850℃，保温时间为9h，空冷后将渗铬处理后的试样在850℃下油淬30min，420℃下中温回火2h。
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