專利名稱：一種成型梯度刀具的原位冶金制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于金屬切削或采礦刀具制備技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及成型梯度刀具的 制備方法。
背景技術(shù)：
目前在金屬切削及采礦領(lǐng)域使用的刀具主要由鈷結(jié)碳化鎢硬質(zhì)合金制作而 成，硬質(zhì)合金的主要生產(chǎn)工藝流程為鈷粉制備一碳化鎢粉制備(先用鎢粉與 碳粉混合后在碳管爐中通氫或真空1400 160(TC下合成，然后按照用途篩分) —鈷粉與碳化鎢粉球磨混粉(》10小時)一混合粉末壓制成形一高溫?zé)Y(jié)(隨 鈷含量不同在1380 149(TC之間在保護(hù)氣氛下熱等靜壓燒結(jié))一硬質(zhì)合金表面 處理。該工藝生產(chǎn)的硬質(zhì)合金質(zhì)量強(qiáng)烈依賴于碳化鎢粉與鈷粉混合均勻度、型 坯壓實(shí)度、燒結(jié)方式、燒結(jié)溫度和燒結(jié)時間等工藝參數(shù)，其中任何一個工藝參 數(shù)控制不嚴(yán)格，都會在硬質(zhì)合金材料內(nèi)部形成大量的顯微裂紋，而隨后的釬焊 又會加劇裂紋的增生與擴(kuò)展，大幅度降低硬質(zhì)合金的強(qiáng)韌性。上述缺陷導(dǎo)致了 大量貴重的鈷和碳化鎢材料損耗浪費(fèi)，同時造成了頻繁更換刀具的停產(chǎn)損失。
目前尚未有一種完全解決上述工藝缺陷的方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服前述硬質(zhì)合金生產(chǎn)技術(shù)的缺陷，提出一種利用原位 冶金技術(shù)在石墨模具內(nèi)腔中制備成型梯度刀具的生產(chǎn)方法。
本發(fā)明的生產(chǎn)工藝流程為按比例配制鐵基合金粉末，和鴇粉、碳粉、以 及鐵基合金粉的鎢基合金粉末一按照形狀要求制備石墨模具一在石墨模具的內(nèi) 腔中原位冶金成型梯度刀具一刀具修形或表面處理。


圖1是石墨模具內(nèi)腔中原位冶金制備成型梯度刀具過程的剖面示意圖。 l一石墨模具，2—模具內(nèi)腔，3—放電管，4一鐵基合金粉末，5—鵒粉、碳粉、以及鐵基合金粉的鎢基合金粉末，6—電弧，7—成型梯度刀具。
圖2是原位冶金成型梯度刀具從頂部至底部的顯微硬度分布曲線。
具體實(shí)施例方式
結(jié)合圖1圖2再對本發(fā)明的實(shí)施方式和效果作進(jìn)一步說明。
(1) 、按比例配制鐵基合金粉末4，和鎢粉、碳粉、以及鐵基合金粉的鎢基 合金粉末5，鐵基合金粉末4的混合比例范圍按重量百分?jǐn)?shù)為鐵粉90 95%， 鎳粉1 3%，鉻粉1 5%，碳粉0.2 2%;鎢粉、碳粉、以及鐵基合金粉的鎢基 合金粉末5的混合比例范圍按重量百分?jǐn)?shù)分別為鎢粉80 90%，碳粉3 8%， 鐵粉1 5%，鎳粉1 5%，鉻粉1 5%，鈷粉1 3%。
(2) 、按照形狀要求制備石墨模具1。
(3) 、在石墨模具1的模具內(nèi)腔2中原位冶金制備成型梯度刀具7時，首 先將用石墨或合金等導(dǎo)電材料制成的放電管3接通直流電源的正極，石墨模具1 接通直流電源的負(fù)極，將放電管3緩緩下降至模具內(nèi)腔2的底部接觸引燃電弧6， 同時從放電管3的頂部送入鐵基合金粉末4，這時粉末和放電管下端口部分在電 弧6的高溫下迅速熔化，滴入下方的熔池中順序凝固成型為梯度刀具的底部刀 體部分。當(dāng)?shù)扼w部分達(dá)到一定的高度后，再將放電管3頂部送入的鐵基合金粉 末4更換成鎢粉、碳分、以及鐵基合金粉的鎢基合金粉末5。等整個石墨模具l 的內(nèi)腔2注滿并冷卻后，破碎去掉石墨模具1取出成型梯度刀具7，從中心用線 切割切成剖面并磨光，自上而下用顯微硬度計測試硬度分布如圖2所示，靠近 頂部的硬度值達(dá)到了 1500HV，超過了常用采礦硬質(zhì)合金YG13C的硬度值1380HV， 并從頂部向下硬度呈梯度分布。這種呈梯度分布的成分與硬度不僅非常適合于 底部與其他鋼鐵基體焊接，避免了因焊接不牢產(chǎn)生的脫落現(xiàn)象，也節(jié)約了貴重 的合金材料，降低了制造成本。由于原位冶金梯度刀具是由液相中結(jié)晶凝固而 成，因此內(nèi)部沒有顯微裂紋存在，提高了刀具的強(qiáng)韌性。
本發(fā)明的積極效果是大大簡化了傳統(tǒng)粉末冶金硬質(zhì)合金刀具的生產(chǎn)工藝 流程，降低了刀具生產(chǎn)成本。用本發(fā)明制造的沖擊鉆頭鉆削水泥墻體，使用壽 命相同時制造成本降低了 1/2，節(jié)約了大量的貴重金屬。
權(quán)利要求
1.一種成型梯度刀具的原位冶金制備方法，其實(shí)施步驟是按比例配制鐵基合金粉末，和鎢粉、碳粉、以及鐵基合金粉的鎢基合金粉末→按照形狀要求制備石墨模具→在石墨模具的內(nèi)腔中原位冶金成型梯度刀具→刀具修形或表面處理。
2. 如權(quán)利要求l所述方法，其特征是按照以下工序進(jìn)行生產(chǎn)按照形狀要求制備石墨模具，將用石墨或合金等導(dǎo)電材料制成的放電管接通直流電源的正極，石墨模具接通直流電源的負(fù)極，將放電管緩緩下降至模具內(nèi)腔的底部接觸引燃電弧，同時從放電管的頂部先送入鐵基合金粉末，后送入鎢基合金粉末，待石墨模具內(nèi)腔注滿并凝固冷卻后，破碎去掉石墨模具取出成型梯度刀具。
全文摘要
一種成型梯度刀具的原位冶金制備方法，其實(shí)施步驟是按照形狀要求制備石墨模具，將用石墨或合金等導(dǎo)電材料制成的放電管接通直流電源的正極，石墨模具接通直流電源的負(fù)極，將放電管緩緩下降至模具內(nèi)腔的底部接觸引燃電弧，同時從放電管的頂部先送入鐵基合金粉末，后送入鎢基混合粉末，待石墨模具內(nèi)腔注滿并凝固冷卻后，破碎去掉石墨模具取出成型梯度刀具。
文檔編號B22F3/105GK101664805SQ20091020624
公開日2010年3月10日 申請日期2009年10月15日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月15日
發(fā)明者揚(yáng) 李, 李惠東, 李惠琪 申請人:山東科技大學(xué)