一種棒料熱剪切機刀板刃口的制備方法
【專利摘要】一種棒料熱剪切機刀板刃口的制備方法，以合金鋼為基材，加工完成后在弧形刃口處加工寬為5mm，角度為45度的倒角，用丙酮或酒精清洗基材表面，墨汁涂黑，并晾干；采用氣動或者重力方式將配制金屬基碳化鈦陶瓷合金粉末送粉，通過大功率激光器熔覆獲得耐高溫磨損和熱疲勞合金層，再進行去應力退火，然后隨爐緩冷；對熔覆部位通過數(shù)控磨床按照圖紙要求進行精加工。本發(fā)明制備工藝簡單、節(jié)能環(huán)保、制備的刀板刃口使用壽命可提高2倍以上。
【專利說明】—種棒料熱剪切機刀板刃口的制備方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于機械加工領域，特別涉及一種熱剪刀具的制備方法。
【背景技術】
[0002]我國是軸承生產(chǎn)大國，這些軸承廠家均采用軸承鋼棒料為原材料，通過通用壓力機完成熱棒料的熱剪切下料，再通過熱鍛加工方式制備軸承內(nèi)外圈。棒料熱剪切是軸承生產(chǎn)過程中的第一道工序，由于工作環(huán)境惡劣，采用傳統(tǒng)整體合金鋼制備的刀板往往滿足不了高溫下的使用要求，其壽命較短，嚴重影響正常生產(chǎn)。熱剪切工藝的主要參數(shù)是:采用徑向夾緊剪切法，其剪切速度通常為50-300mm/min，剪切時棒料的溫度為650-850度。熱剪切刃口主要的失效形式是刃口處磨損、卷刃，由于常規(guī)剪刃在高溫下紅硬性低，造成刃口處的硬度降低，磨損速度加快；同時，剪切過程中，熱棒料對熱剪刃口反復的高溫沖擊，剪刃材料也會由于熱疲勞而較早失效。大多數(shù)的棒料熱剪切刃口材質(zhì)采用的是與刀板同樣的整體合金鋼，如6CrW2S1、5CrNiMo、5CrMnMo等,在使用過程中刀板一次刃磨壽命僅為4000件,刀板的消耗量很大，占軸承廠家工裝模具消耗比重的三分之一左右。尋找一種壽命長、價格低廉、使用性能好的刀板刃口制備方法，以降低生產(chǎn)成本、提高企業(yè)效益，是目前軸承廠家迫切的需要。
[0003]針對棒料剪切機刀板刃口的使用壽命問題，很多工程技術人員主要是從刀板材料的的選擇和熱處理工藝方面開展研究。但由于這些整體材料在高溫性能、磨損性能、沖擊性能、硬度等難以兼顧，無法滿足棒料熱剪切復雜工況的損傷要求，無法達到預期的目的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種工藝簡單、節(jié)能環(huán)保、能夠提高刀板刃口壽命的棒料熱剪切機刀板刃口的制備方法。本發(fā)明主要是在低合金結(jié)構(gòu)鋼基材上，通過激光熔覆金屬基碳化鈦陶瓷合金粉末技術制得強化刃口，獲得高壽命刀板。
[0005]本發(fā)明的制備方法如下:
[0006]一、本發(fā)明的熱剪切刀板材質(zhì)是6CrW2S1、5CrNiMo、5CrMnMo等合金結(jié)構(gòu)鋼。選擇熱剪切刀板材料，按標準圖紙加工完成，并在弧形刃口處加工寬為5mm，角度為45度的倒角，用丙酮或酒精清洗基材表面，墨汁涂黑，并晾干；
[0007]二、配制金屬基碳化鈦陶瓷合金粉末，采用三維混粉器混合2小時，混合均勻；所述金屬陶瓷合金粉末各成分的質(zhì)量百分比為:C3.1?6.3%，Cr25?30%，WlO?12%，Ti5?8%，余量為Co。
[0008]三、用兩塊壓板將步驟一加工后相同的兩塊刀板在刃口處相對緊貼進行裝夾,把壓板固定在旋轉(zhuǎn)卡盤上，從而帶動刀板旋轉(zhuǎn)；
[0009]四、采用氣動或者重力方式送粉，送粉速率為150?200g/min，熔覆金屬基碳化鈦陶瓷合金粉末到刀板刃口處，并留有加工余量0.5mm ；
[0010]五、利用大功率半導體激光器輸出的高能量光束，掃描輸送到位的金屬基碳化鈦陶瓷合金粉末，使得金屬基碳化鈦陶瓷合金粉末與刀板刃口待熔覆的基材表面金屬發(fā)生快速冶金反應，獲得耐高溫磨損和熱疲勞合金層，具體工藝參數(shù)如下:
[0011 ] 半導體激光器功率P = 2200?3300W，
[0012]矩形光斑2X11.5mm，
[0013]搭接率30?50%，
[0014]掃描速度V = 400 ?720mm/min ；
[0015]六、對激光熔覆后的棒料熱剪刃口進行去應力退火，退火溫度為650?600°，然后隨爐緩冷；
[0016]七、將上述兩塊刀板從刃口處用線切割切開，對熔覆部位通過數(shù)控磨床按照圖紙要求進行精加工，對強化后的刀板刃口表面質(zhì)量進行檢查，合格后交付使用，對存在表面缺陷的產(chǎn)品重新進行熔覆，再精加工。
[0017]在半導體激光器輸出高能量光束作用下，金屬基碳化鈦陶瓷合金粉末與刀板刃口基材表面金屬發(fā)生快速冶金反應，在周圍常溫金屬的冷卻作用下，獲得了晶粒細小、組織致密且?guī)в刑蓟佁沾深w粒增強相的合金層，制得棒料熱剪機刀板刃口。
[0018]本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比具有如下優(yōu)點:
[0019]1、制備工藝簡單、無污染、節(jié)能環(huán)保、降低了企業(yè)成本。
[0020]2、制得的棒料熱剪機刀板刃口強化合金層中彌散分布著大量金屬基碳化鈦陶瓷硬質(zhì)相，具有理想的耐高溫磨損和耐熱疲勞性能，棒料熱剪刃口的使用壽命可以提高2倍以上。
[0021]3、采用倒角后的兩個刃板刃口相對緊貼裝卡，再激光熔覆金屬基碳化鈦陶瓷合金粉末，避免了在單個刃口處無法預置合金粉末，同時也避免了刃口尖銳邊緣在激光熔覆過程中容易塌陷的弊病。
[0022]4、將熔覆好金屬基碳化鈦陶瓷合金粉末的兩個刀板通過線切割沿著刃口處切開，再分別對熔覆有強化合金的兩個刀板通過數(shù)控磨床磨削好刃口，改善刃口合金成份，提高了生產(chǎn)效率。
[0023]說明書附圖:
[0024]圖1是本發(fā)明機加工完成后的刀板示意圖。
[0025]圖2是本發(fā)明激光熔覆后的刀板示意圖。
【具體實施方式】
[0026]實施例1:
[0027]選擇6CrW2Si材料按刀板標準圖紙中加工完成，再在弧形刃口處加工寬為5_，角度為45度的倒角，如圖1所示。然后用酒精清洗表面，墨汁涂黑，并晾干；配制金屬基碳化鈦陶瓷合金粉末，其各成分的質(zhì)量比例為C6.3%，Cr30%, Wl2%, Ti8%，余量為Co，采用三維混粉器混合2小時，混合均勻；用兩塊壓板將上述加工后的相同兩塊刀板刃口處相對貼緊裝夾，把壓板固定在旋轉(zhuǎn)卡盤上，從而帶動刀板旋轉(zhuǎn)；采用氣動方式送粉，送粉速率150g/min，利用大功率半導體激光器熔覆到要求尺寸，并留有加工余量0.5mm,獲得耐高溫磨損和熱疲勞合金層，激光熔覆具體工藝參數(shù)如下:半導體激光器功率P = 2200W，矩形光斑2X11.5mm,搭接率30%，掃描速度V = 400mm/min ;對激光熔覆后的棒料熱剪刃口進行去應力退火，然后隨爐緩冷；將兩塊刀板從刃口處用線切割切開，對刀板刃口熔覆部分采用數(shù)控磨床，按照圖紙要求進行精加工，對強化后的刀板刃口表面質(zhì)量進行檢查，合格后交付使用。如圖2所示，制備獲得的刀板刃口具有晶粒細小、組織致密且?guī)в刑蓟佁沾深w粒增強相的合金層。
[0028]實施例2:
[0029]選擇5CrNiMo材料按刀板標準圖紙中加工完成，再在弧形刃口處加工寬為5mm，角度為45度的倒角，然后用丙酮清洗表面，墨汁涂黑，并晾干；配制金屬基碳化鈦陶瓷合金粉末，其各成分的質(zhì)量比例為C3.1%，Cr25%，W10%, Ti5%，余量為Co，采用三維混粉器混合2小時，混合均勻；用兩塊壓板將加工后的相同兩塊刀板刃口處相對貼緊裝夾，把壓板固定在旋轉(zhuǎn)卡盤上，從而帶動刀板旋轉(zhuǎn)；采用重力方式送粉，送粉速率180g/min，利用大功率半導體激光器熔覆到要求尺寸，并留有加工余量0.5mm,獲得耐高溫磨損和熱疲勞合金層，激光熔覆具體工藝參數(shù)如下:半導體激光器功率P = 3300胃，矩形光斑2\11.5mm，搭接率40%，掃描速度V = 720mm/min ;對激光熔覆后的棒料熱剪刃口進行去應力退火，然后隨爐緩冷；將兩塊刀板從刃口處用線切割切開，對刀板熔覆部分采用數(shù)控磨床，按照圖紙要求進行精加工，對強化后的刀板的表面質(zhì)量進行檢查，合格后交付使用。
[0030]實施例3:
[0031]選擇5CrMnMo材料按刀板標準圖紙中加工完成，再在弧形刃口處加工寬為5mm，角度為45度的倒角，然后用丙酮清洗表面，墨汁涂黑，并晾干；配制金屬基碳化鈦陶瓷合金粉末，其各成分的質(zhì)量比例為C4.2%，Cr28%，W10%, Ti6%，余量為Co，采用三維混粉器混合2小時，混合均勻；用兩塊壓板將加工后的相同兩塊刀板刃口處相對貼緊裝夾，把壓板固定在旋轉(zhuǎn)卡盤上，從而帶動刀板旋轉(zhuǎn)；采用氣動方式送粉，送粉速率200g/min，利用大功率半導體激光器熔覆到要求尺寸，并留有加工余量0.5_，獲得耐高溫磨損和熱疲勞合金層，激光熔覆具體工藝參數(shù)如下:半導體激光器功率P = 2450W，矩形光斑2X 11.5mm，搭接率50%，掃描速度V = 430mm/min ;對激光熔覆后的棒料熱剪刃口進行去應力退火，然后隨爐緩冷；將兩塊刀板從刃口處用線切割切開，對刀板熔覆部分采用數(shù)控磨床，按照圖紙要求進行精加工，對強化后的刀板的表面質(zhì)量進行檢查，合格后交付使用。
【權利要求】
1.一種棒料熱剪切刃口的制備方法，其熱剪切刀板材質(zhì)是6CrW2S1、5CrNiMo、5CrMnMo等合金結(jié)構(gòu)鋼，其特征在于: (1)選擇熱剪切刀板材料，按標準圖紙加工完成，并在弧形刃口處加工寬為5_，角度為45度的倒角，用丙酮或酒精清洗基材表面，墨汁涂黑，并晾干； (2)配制金屬基碳化鈦陶瓷合金粉末，采用三維混粉器混合2小時，混合均勻；所述金屬陶瓷合金粉末各成分的質(zhì)量百分比為:C3.1~6.3%，Cr25~30%，WlO~12%，Τ?5~8%，余量為Co ； (3)用兩塊壓板將步驟(1)加工后相同的兩塊刀板在刃口處相對緊貼進行裝夾，把壓板固定在旋轉(zhuǎn)卡盤上，從而帶動刀板旋轉(zhuǎn)； (4)采用氣動或者重力方式送粉，送粉速率為150~200g/min，熔覆金屬基碳化鈦陶瓷合金粉末到刀板刃口處，并留有加工余量0.5mm ； (5)利用大功率半導體激光器輸出的高能量光束，掃描輸送到位的金屬基碳化鈦陶瓷合金粉末，使得金屬基碳化鈦陶瓷合金粉末與刀板刃口待熔覆的基材表面金屬發(fā)生快速冶金反應，獲得耐高溫磨損和熱疲勞合金層，具體工藝參數(shù)如下: 半導體激光器功率P = 2200~3300W， 矩形光斑2X11.5mm, 搭接率30~50%，` 掃描速度V = 400~720mm/min ； (6)對激光熔覆后棒料熱剪刃口進行去應力退火，退火溫度為650~600°，然后隨爐緩冷； (7)將上述兩塊刀板從刃口處用線切割切開，對熔覆部位通過數(shù)控磨床按照圖紙要求進行精加工，對強化后的刀板刃口表面質(zhì)量進行檢查，合格后交付使用，對存在表面缺陷的產(chǎn)品重新進行熔覆，再精加工。
【文檔編號】B22F1/00GK103600213SQ201310560675
【公開日】2014年2月26日 申請日期:2013年11月12日 優(yōu)先權日:2013年11月12日
【發(fā)明者】付宇明, 郁冠英, 霍立軍, 李燕, 鄭麗娟 申請人:燕山大學