CN111299987A - 一种大直径中厚板圆盘刀片的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种大直径中厚板圆盘刀片的制备方法，属于机械刀片加工技术领域。本发明步骤为：一、根据圆盘刀片的横截面尺寸、厚度尺寸下料，获得毛坯；二、对毛坯进行锻造加工，得到锻造毛坯；三、对锻造毛坯进行退火处理；四、经过退火处理后，对锻造毛坯进行粗加工，将锻造毛坯制成留有精加工余量的工件；五、经过粗加工处理后，对锻造毛坯进行淬火处理；六、经过淬火处理后，对锻造毛坯进行回火处理；七、经过回火处理后，对锻造毛坯进行精加工处理，制得大直径中厚板圆盘刀片成品。本发明以优化圆盘刀片锻造工装为支点，进一步优化了整个大直径中厚板圆盘刀片的制备过程，从而达到了提高圆盘刀片产品受热均匀性，产品不易变形的目的。

Description

一种大直径中厚板圆盘刀片的制备方法

技术领域

本发明涉及机械刀片加工技术领域，更具体地说，涉及一种大直径中厚板圆盘刀片的制备方法。

背景技术

圆刀片一般应用于机械设备上，主要是切割、修边等加工功能。如图1所示的大直径中厚板圆盘刀片是圆刀片的一种，由于其直径相对于一般圆刀片更大，故称之为大直径圆盘刀片。

大直径圆盘刀片的直径一般在半米以上，如图1所示的这款圆盘刀片直径则在1～1.5米之间，而厚度一般只为几十毫米，由于这种大直径和超薄厚度的组合，使得如图1所示的大直径中厚板圆盘刀片在生产过程中会出现各种缺陷。其中最重要的缺陷主要表现在大直径圆盘刀片在制造过程中，因工件较重、端面面积较大，而使产品的受热均匀性差，产品易变形。而作为一种切割刀具，其质量的好坏不但制约着机床的连续切割能力，而且直接决定了剪切产品的精度和质量。所以，产品的受热均匀性和易变形的问题是如图1所示这种大直径和超薄厚度组合的大直径中厚板圆盘刀片制造过程中急需解决的问题。

经检索，关于大直径圆刀片制造的方案已有很多，如专利号CN 105441789A，专利名称为：一种大圆刀及其制造方法；该申请案大圆刀的制造方法包括如下热处理步骤：正火，将粗加工完成后的大圆刀水平装炉加热；击打大圆刀的表面；冷却至室温；正火；加热后油淬；压力机校平；夹具固定；回火；深冷处理；校验。该申请案提高了大圆刀的平整度，解决了现有大圆刀生产过程容易出现硬度不均匀的问题，但该申请案主要是通过根据大圆刀厚度、表面积参数对大圆刀表面进行定量次数的击打的手段，更好的细化晶粒，消除大圆刀毛坯在冶炼过程中的铸态疏松等缺陷，优化微观组织结构，以达到使大圆刀硬度均匀的目的。因为无法验证，所以暂不知具体是否能达到其所声称效果，但可以肯定的是，此种方案应该是比较费时费力的，并不像其所声称的能够提高生产效率。

发明内容

1.发明要解决的技术问题

本发明的目的在于克服现有技术中大直径圆盘刀片产品的受热均匀性差，产品易变形的问题，提供了一种大直径中厚板圆盘刀片的制备方法，本发明以优化圆盘刀片锻造工装为支点，进一步优化了整个大直径中厚板圆盘刀片的制备过程，从而达到了提高圆盘刀片产品受热均匀性，产品不易变形的目的，提高了产品合格率，产品使用寿命长，节约了生产成本。

2.技术方案

为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：

本发明的一种大直径中厚板圆盘刀片的制备方法，其步骤为：

步骤一、根据圆盘刀片的横截面尺寸、厚度尺寸下料，获得毛坯；

步骤二、对毛坯进行锻造加工，得到锻造毛坯；

步骤三、对锻造毛坯进行退火处理；

步骤四、经过步骤三退火处理后，对锻造毛坯进行粗加工，将锻造毛坯制成留有精加工余量的工件；

步骤五、经过步骤四粗加工处理后，对锻造毛坯进行淬火处理；

步骤六、经过步骤五淬火处理后，对锻造毛坯进行回火处理；

步骤七、经过步骤六回火处理后，对锻造毛坯进行精加工处理，制得大直径中厚板圆盘刀片成品。

更进一步地，步骤二进行锻造加工过程中，用到一锻造工装，该锻造工装包括外圈、支撑筋、圆饼和手柄，所述的支撑筋一端与外圈相连，另一端与圆饼相连，支撑筋沿外圈周向间隔设置；外圈上还开设有固定孔，手柄通过该固定孔与外圈连接。

更进一步地，所述的支撑筋倾斜外圈设置，支撑筋与外圈之间的倾斜角α为5～10°。

更进一步地，所述的圆饼采用耐热材料制成，优选HMB材质合金钢；圆饼表面粗糙度低。

更进一步地，所述的固定孔内表面设置螺纹，手柄的一端设置外螺纹，手柄与外圈螺纹连接；且沿外圈周向至少设置4个固定孔。

更进一步地，步骤二进行锻造加工过程中，将锻造工装置于砧板上，毛坯置于锻造工装上，推动手柄进而带动锻造工装上毛坯旋转90°，然后将毛坯吊起，取出锻造工装，再将毛坯置于砧板上，利用上锤头对毛坯进行锻打；毛坯90°范围内的区域锻打结束后，再将毛坯吊起，重复上述操作，直至整个毛坯锻打结束。

更进一步地，步骤二锻造加工过程中，将毛坯直接一次锻打到仅剩一次锻打余量，然后入锻造炉加热，加热完成后再进行第二次锻打，获得设定锻造比的锻造毛坯。

更进一步地，步骤二锻造加工结束后，将外圈周向设置的固定孔中均拧入手柄，利用行吊将锻造工装和锻造毛坯一并吊起送入退火炉中，待4片锻造毛坯均入炉后，启动退火处理工序。

更进一步地，步骤三退火处理工序中，锻造毛坯层层码垛置于退火炉中，相邻锻造毛坯之间通过锻造工装隔开。

更进一步地，步骤三退火处理工序中，退火炉先从室温升温至400℃保温，直至4片锻造毛坯均入炉后，启动升温程序，具体为：以2.5℃/min的升温速率升温至680～700℃，保温2h；再以1.5℃/min的升温速率升温至860～900℃，保温5h；然后随炉冷却到700℃，保温4h，再随炉冷却到500℃出炉。

3.有益效果

采用本发明提供的技术方案，与已有的公知技术相比，具有如下显著效果：

(1)本发明的一种大直径中厚板圆盘刀片的制备方法，考虑到大直径圆盘刀片在锻造平面过程中，因工件较重、端面面积较大，且毛坯表面温度较高，换向非常麻烦，效率极低，设计了一种锻造工装，该锻造工装整体呈圆形“伞状”，由支撑筋充当“伞状”结构的伞骨，外圈作为毛坯的承托件，面积大承托稳定，圆饼与砧板相接触，作为整个工装的受力点，圆饼使用耐热材料制成，表面光滑、摩擦力小，能够轻松快速使用一个加长手柄完成换向，从而大大节省了锻造过程中的换向时间；

(2)本发明的一种大直径中厚板圆盘刀片的制备方法，其锻造工装，支撑筋倾斜外圈设置，且支撑筋沿外圈周向间隔设置，故整体为空心结构，仅外圈与毛坯相接触，此设计一方面工装与毛坯接触面积小，减少了毛坯的热量流失；另一方面在退火处理过程中，即使将锻造毛坯层层码垛置于退火炉中，相邻锻造毛坯之间仍能通过锻造工装隔开，退火炉中热空气便于进入毛坯内部，使得毛坯的受热更加均匀；且整个退火处理过程毛坯都由锻造工装这一对称结构承托，也减小了工件的热处理变形；此外，空心结构的锻造工装自身重量也大大减轻，换向操作也较省时省力；

(3)本发明的一种大直径中厚板圆盘刀片的制备方法，利用锻造工装来对毛坯进行换向，使得单次锻打所需时间大大缩短，该时间的缩短使得单次锻打的热量流失变少，也因此直接将传统的一片毛坯分三次锻打，改为了将毛坯直接一次锻打到仅剩一次锻打余量，再入锻造炉加热，加热完成后再进行第二次锻打直接获得设定锻造比的锻造毛坯，如此，传统两小时锻打一片毛坯，缩短到30-40分钟就可以锻打一片毛坯，进一步节省了时间，提高了生产效率；

(4)本发明的一种大直径中厚板圆盘刀片的制备方法，由于锻造加工结束后，锻造毛坯的表面温度仍较高，很难近身，传统都是将锻造毛坯放到沙坑进行沙冷，等4片毛坯均锻造好后，再一起放入退火炉，进入退火炉中再进行升温程序，此种方式并未对锻造毛坯自身热量进行很好的利用，造成了能源的浪费；利用锻造工装，在锻造加工结束后，即可将锻造工装和锻造毛坯一并吊起送入退火炉中，无疑是最大程度的利用了锻造毛坯自身热量于后续退火处理工序，达到了节能降耗的效果；

(5)本发明的一种大直径中厚板圆盘刀片的制备方法，配合锻造工装的使用，对退火处理的升温、保温、随炉冷却工序进行了重新设计，进一步使得圆盘刀片产品受热更加均匀，提高了产品合格率。

附图说明

图1为大直径中厚板圆盘刀片的结构示意图；

图2为本发明中锻造大直径中厚板圆盘刀片所用工装；

图3为本发明中锻造工装的侧视图；

图4为本发明中锻造工装的使用原理图。

示意图中的标号说明：

1、锻造工装；11、外圈；12、支撑筋；13、圆饼；14、手柄；15、固定孔；2、毛坯；3、上锤头；4、砧板。

具体实施方式

为进一步了解本发明的内容，结合附图和实施例对本发明作详细描述。

实施例1

图1所示为本实施例所要制造的大直径中厚板圆盘刀片，其直径为1500mm，厚度为70mm，对于这种大直径和超薄厚度组合的圆盘刀片，本实施例为了克服其受热不均匀、易变形而导致成品质量差的问题，具体制备工艺如下：

步骤一、根据圆盘刀片的横截面尺寸、厚度尺寸下料，获得毛坯。

步骤二、对毛坯进行锻造加工，得到锻造毛坯。本实施例进行锻造加工过程中，用到一锻造工装1，如图2所示，该锻造工装1包括外圈11、支撑筋12、圆饼13和手柄14，所述的支撑筋12一端与外圈11相连，另一端与圆饼13相连，支撑筋12沿外圈11周向间隔设置。沿外圈11周向设置4个固定孔15，所述的固定孔15内表面设置螺纹，手柄14的一端设置外螺纹，手柄14通过该固定孔15与外圈11螺纹连接。

结合图3，本实施例的支撑筋12倾斜外圈11设置，且为了保证整个锻造工装1的支撑稳定性及自身结构的牢固性，设置支撑筋12与外圈11之间的倾斜角α为5～10°，具体到本实施例支撑筋12与外圈11之间的倾斜角α为5°。所述的圆饼13采用耐热材料制成，优选HMB材质合金钢；且圆饼13表面粗糙度低，摩擦力小。

结合图4，进行锻造加工过程中，将锻造工装1置于砧板4上，毛坯2置于锻造工装1上，推动手柄14进而带动锻造工装1上毛坯2旋转90°，然后将毛坯2吊起，取出锻造工装1，再将毛坯2置于砧板4上，利用上锤头3对毛坯2进行锻打；毛坯90°范围内的区域锻打结束后，再将毛坯2吊起，重复上述操作，直至整个毛坯2锻打结束。

考虑到大直径圆盘刀片在锻造平面过程中，因工件较重、端面面积较大，且毛坯表面温度较高，换向非常麻烦，效率极低。本实施例设计了该锻造工装，该锻造工装整体呈圆形“伞状”，由支撑筋12充当“伞状”结构的伞骨，外圈11作为毛坯的承托件，面积大承托稳定，圆饼13与砧板相接触，作为整个工装的受力点，圆饼13使用耐热材料制成，表面光滑、摩擦力小，能够轻松快速使用一个加长手柄14完成换向，从而大大节省了锻造过程中的换向时间。

利用锻造工装来对毛坯进行换向，使得单次锻打所需时间大大缩短，该时间的缩短使得单次锻打的热量流失变少。因此，本实施例直接将传统的一片毛坯分三次锻打，改为了将毛坯直接一次锻打到仅剩一次锻打余量，再入锻造炉加热，加热完成后再进行第二次锻打直接获得设定锻造比的锻造毛坯。如此，传统两小时锻打一片毛坯，缩短到30-40分钟就可以锻打一片毛坯，进一步节省了时间，提高了生产效率。

步骤三、锻造加工结束后，将外圈11周向设置的固定孔15中均拧入手柄14，利用行吊将锻造工装1和锻造毛坯一并吊起送入退火炉中，待4片锻造毛坯均入炉后，启动退火处理工序。锻造毛坯层层码垛置于退火炉中，相邻锻造毛坯之间通过锻造工装1隔开。

退火处理工序中，退火炉先从室温升温至400℃保温，直至4片锻造毛坯均入炉后，启动升温程序，具体为：以2.5℃/min的升温速率升温至700℃，保温2h；再以1.5℃/min的升温速率升温至860℃，保温5h；然后随炉冷却到700℃，保温4h，再随炉冷却到500℃出炉。

此处值得说明的是，由于锻造加工结束后，锻造毛坯的表面温度仍较高，很难近身，传统都是将锻造毛坯放到沙坑进行沙冷，等4片毛坯均锻造好后，再一起放入退火炉，进入退火炉中再进行升温程序，此种方式并未对锻造毛坯自身热量进行很好的利用，造成了能源的浪费。利用锻造工装，在锻造加工结束后，即可将锻造工装和锻造毛坯一并吊起送入退火炉中，无疑是最大程度的利用了锻造毛坯自身热量于后续退火处理工序，达到了节能降耗的效果，且减少了锻造毛坯热冷却导致的硬度不均，减少了高温锻造毛坯暴露在空气中的时间。此外本实施例，配合锻造工装的使用，对退火处理的升温、保温、随炉冷却工序进行了重新设计，进一步使得圆盘刀片产品受热更加均匀，提高了产品合格率。

本实施例将支撑筋倾斜外圈设置，且支撑筋沿外圈周向间隔设置，故整体为空心结构，仅外圈与毛坯相接触，此设计一方面工装与毛坯接触面积小，减少了毛坯的热量流失；另一方面在退火处理过程中，即使将锻造毛坯层层码垛置于退火炉中，相邻锻造毛坯之间仍能通过锻造工装隔开，退火炉中热空气便于进入毛坯内部，使得毛坯的受热更加均匀；且整个退火处理过程毛坯都由锻造工装这一对称结构承托，也减小了工件的热处理变形，为后续热处理打下了基础；此外，空心结构的锻造工装自身重量也大大减轻，换向操作也较省时省力。

步骤四、经过步骤三退火处理后，对锻造毛坯进行粗加工，将锻造毛坯制成留有精加工余量的工件；

步骤五、经过步骤四粗加工处理后，对锻造毛坯进行淬火处理；

步骤六、经过步骤五淬火处理后，对锻造毛坯进行回火处理；

步骤七、经过步骤六回火处理后，对锻造毛坯进行精加工处理，制得大直径中厚板圆盘刀片成品。

实施例2

本实施例的一种大直径中厚板圆盘刀片的制备方法，基本同实施例1，其不同之处在于：本实施例的锻造工装1，设置支撑筋12与外圈11之间的倾斜角α为10°，沿外圈11周向等间隔设置6个固定孔15，手柄14通过该固定孔15与外圈11螺纹连接。

在锻造毛坯的退火处理工序中，退火炉先从室温升温至400℃保温，直至4片锻造毛坯均入炉后，启动升温程序，具体为：以2.5℃/min的升温速率升温至680℃，保温2h；再以1.5℃/min的升温速率升温至900℃，保温5h；然后随炉冷却到700℃，保温4h，再随炉冷却到500℃出炉。

实施例3

本实施例的一种大直径中厚板圆盘刀片的制备方法，基本同实施例1，其不同之处在于：本实施例的锻造工装1，设置支撑筋12与外圈11之间的倾斜角α为8°，沿外圈11周向等间隔设置5个固定孔15，手柄14通过该固定孔15与外圈11螺纹连接。

在锻造毛坯的退火处理工序中，退火炉先从室温升温至400℃保温，直至4片锻造毛坯均入炉后，启动升温程序，具体为：以2.5℃/min的升温速率升温至690℃，保温2h；再以1.5℃/min的升温速率升温至880℃，保温5h；然后随炉冷却到700℃，保温4h，再随炉冷却到500℃出炉。

以上示意性的对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种大直径中厚板圆盘刀片的制备方法，其特征在于，其步骤为：

步骤一、根据圆盘刀片的横截面尺寸、厚度尺寸下料，获得毛坯；

步骤二、对毛坯进行锻造加工，得到锻造毛坯；

步骤三、对锻造毛坯进行退火处理；

步骤四、经过步骤三退火处理后，对锻造毛坯进行粗加工，将锻造毛坯制成留有精加工余量的工件；

步骤五、经过步骤四粗加工处理后，对锻造毛坯进行淬火处理；

步骤六、经过步骤五淬火处理后，对锻造毛坯进行回火处理；

步骤七、经过步骤六回火处理后，对锻造毛坯进行精加工处理，制得大直径中厚板圆盘刀片成品。

2.根据权利要求1所述的一种大直径中厚板圆盘刀片的制备方法，其特征在于：步骤二进行锻造加工过程中，用到一锻造工装(1)，该锻造工装(1)包括外圈(11)、支撑筋(12)、圆饼(13)和手柄(14)，所述的支撑筋(12)一端与外圈(11)相连，另一端与圆饼(13)相连，支撑筋(12)沿外圈(11)周向间隔设置；外圈(11)上还开设有固定孔(15)，手柄(14)通过该固定孔(15)与外圈(11)连接。

3.根据权利要求2所述的一种大直径中厚板圆盘刀片的制备方法，其特征在于：所述的支撑筋(12)倾斜外圈(11)设置，支撑筋(12)与外圈(11)之间的倾斜角α为5～10°。

4.根据权利要求2或3所述的一种大直径中厚板圆盘刀片的制备方法，其特征在于：所述的圆饼(13)采用耐热材料制成，优选HMB材质合金钢；圆饼(13)表面粗糙度低。

5.根据权利要求4所述的一种大直径中厚板圆盘刀片的制备方法，其特征在于：所述的固定孔(15)内表面设置螺纹，手柄(14)的一端设置外螺纹，手柄(14)与外圈(11)螺纹连接；且沿外圈(11)周向至少设置4个固定孔(15)。

6.根据权利要求5所述的一种大直径中厚板圆盘刀片的制备方法，其特征在于：步骤二进行锻造加工过程中，将锻造工装(1)置于砧板(4)上，毛坯(2)置于锻造工装(1)上，推动手柄(14)进而带动锻造工装(1)上毛坯(2)旋转90°，然后将毛坯(2)吊起，取出锻造工装(1)，再将毛坯(2)置于砧板(4)上，利用上锤头(3)对毛坯(2)进行锻打；毛坯(2)90°范围内的区域锻打结束后，再将毛坯(2)吊起，重复上述操作，直至整个毛坯(2)锻打结束。

7.根据权利要求6所述的一种大直径中厚板圆盘刀片的制备方法，其特征在于：步骤二锻造加工过程中，将毛坯(2)直接一次锻打到仅剩一次锻打余量，然后入锻造炉加热，加热完成后再进行第二次锻打，获得设定锻造比的锻造毛坯。

8.根据权利要求7所述的一种大直径中厚板圆盘刀片的制备方法，其特征在于：步骤二锻造加工结束后，将外圈(11)周向设置的固定孔(15)中均拧入手柄(14)，利用行吊将锻造工装(1)和锻造毛坯一并吊起送入退火炉中，待4片锻造毛坯均入炉后，启动退火处理工序。

9.根据权利要求8所述的一种大直径中厚板圆盘刀片的制备方法，其特征在于：步骤三退火处理工序中，锻造毛坯层层码垛置于退火炉中，相邻锻造毛坯之间通过锻造工装(1)隔开。

10.根据权利要求9所述的一种大直径中厚板圆盘刀片的制备方法，其特征在于：步骤三退火处理工序中，退火炉先从室温升温至400℃保温，直至4片锻造毛坯均入炉后，启动升温程序，具体为：以2.5℃/min的升温速率升温至680～700℃，保温2h；再以1.5℃/min的升温速率升温至860～900℃，保温5h；然后随炉冷却到700℃，保温4h，再随炉冷却到500℃出炉。

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