CN102912341A - 利用激光熔覆修复高速钢切削刀具的方法 - Google Patents

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王志坚
赵青贺
尚晓峰
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Abstract

利用激光熔覆修复高速钢切削刀具的方法，是为了解决利用高频钎焊法或机械连接法机械连接法修复高速钢切削刀具，但高频钎焊法存在对刀具本身的热影响区过大，降低了刀体本身的硬度以及采用机械连接法在高速钢上加工螺纹比较困难等技术问题而设计的。该方法在真空环境下，对高速钢切削刀具基体的磨损处，通过激光熔覆硬质合金粉末，实现对切削刀具的修复再制造。本发明的特点及有益效果：可实现高速钢与硬质合金的冶金结合，一方面防止熔覆层有氧存在产生气孔影响熔覆质量；另一方面熔覆层的硬度要高于基体硬度。因此利用本发明的制备方法，可实现高速钢与硬质合金的高强度连接，实现对破损切削刀具的修复再制造。

Description

利用激光熔覆修复高速钢切削刀具的方法
技术领域
本发明涉及一种修复高速钢切削刀具的方法，尤其涉及一种利用激光熔覆修复高速钢切削刀具的方法。
背景技术
激光熔覆技术是一项新兴的零件表面改性技术，它是在高能量密度激光束照射下，基体表面与根据要加入的材料（合金粉末、丝材、片状材料）同时熔化，形成厚度为10～100um表面熔化层，快速凝固以满足某一特殊性能要求的工艺方法，是集激光加热熔化、熔池中元素扩撒、相变作用及快速凝固成型等多学科交叉的一门新技术。
现在，利用激光熔覆的方法修复钛合金零件的实例很多，但是利用激光熔覆的方法修复切削刀具暂无先例。目前，修复高速钢刀具的方法主要有两种：一是利用高频钎焊的方法，可以实现高速钢与硬质合金的可靠连接，但是这种方法对刀具本身的热影响区过大，降低了刀体本身的硬度；另一种方法是机械连接法，但是在高速钢上加工螺纹比较困难。
发明内容
本发明为了解决利用高频钎焊法或机械连接法机械连接法修复高速钢切削刀具，但高频钎焊法存在对刀具本身的热影响区过大，降低了刀体本身的硬度以及采用机械连接法在高速钢上加工螺纹比较困难等技术问题，提供一种利用在高速钢基体上激光熔覆硬质合金粉末的方法，该方法可实现高速钢基体与硬质合金熔覆粉末的良好冶金结合。
为了实现上述目的，本发明的技术方案是：一种利用激光熔覆修复切削刀具的方法，包括以下步骤：
1.一种利用激光熔覆修复高速钢切削刀具的方法，是通过以下步骤实现的：
1）记录切削刀具的原始数据，即：角度、切削刃长度、齿升量相关数据；
2）将刀具磨损处修正成规则的几何形状，打磨去除氧化层，并用丙酮溶液清洗待熔覆区域（无水丙酮溶液，质量分数≥99.7%）；
3）将清洁后的刀具固定好，放入真空箱内，抽真空，当真空度大于6×10-2Pa时充入氩气作保护气；
4）根据熔覆位置编写数控程序，设定工艺参数；
5）利用同轴送粉器送熔覆粉末，激光熔覆；
6）将切削刀具在真空箱内取出，转入260℃～300℃的箱式炉中保温三小时以上做回火处理；
7）检查熔覆层质量，合格后按照刀具原始数据刃磨刀具。
本发明的特点及有益效果：在真空环境下利用激光熔覆在高速钢基体上熔覆YG12粉末，实现高速钢与硬质合金的冶金结合，一方面防止熔覆层有氧存在产生气孔影响熔覆质量；另一方面熔覆层的硬度要高于基体硬度。利用本发明的熔覆方法，可实现破损复杂刀具的修复再制造。
附图说明
图1是本发明在M42基体上熔覆YG12粉末熔覆层放大1000倍的显微结构图；
图2是本发明利用激光熔覆修复的车刀实例图。
具体实施方式：
一种利用激光熔覆修复高速钢切削刀具的方法，是通过以下步骤实现的：
1）记录切削刀具的原始数据，即：角度、切削刃长度、齿升量相关数据；
2）将刀具磨损处修正成规则的几何形状，打磨去除氧化层，并用丙酮溶液清洗待熔覆区域（无水丙酮溶液，质量分数≥99.7%）；
3）将清洁后的刀具固定好，放入真空箱内，抽真空，当真空度大于6×10-2Pa时充入氩气作保护气；
4）根据熔覆位置编写数控程序，设定工艺参数；
5）利用同轴送粉器送熔覆粉末，激光熔覆；
6）将切削刀具在真空箱内取出，转入260℃～300℃的箱式炉中保温三小时以上做回火处理；
7）检查熔覆层质量，合格后按照刀具原始数据刃磨刀具。
其中：
所述的工艺参数包括激光功率为2.2～2.5KW，扫描速度为2mm/s，光斑直径为1～3mm，离焦量为20mm；
所述熔覆粉末为YG6、YG8或YG12中的一种；
所述熔覆粉末平均粒度为325目；
切削刀具的材料为高速钢M42或W2Mo9Cr4VCo8。
为了更好地理解本发明，下面结合实例进一步阐明本发明的内容，但本发明内容不仅仅局限于下面的实施例。
实施例：
切削刀具为外圆车刀，其材料采用高速钢M42，熔覆粉末为325目YG12硬质合金粉末，在真空环境下利用激光熔覆修复外圆车刀。实现步骤如下：
1）记录外圆车刀的原始数据，即：前角γo，后角αo，主偏角κr；
2）将刀具磨损处修正成规则的几何形状，打磨去除氧化层，并用丙酮溶液清洗待熔覆区域（无水丙酮溶液，质量分数≥99.7%）；
3）将清洁后的刀具固定好，放入真空箱内，抽真空，当真空度大于6×10-2Pa时充入氩气作保护气；
4）根据熔覆位置设定工艺参数（包括激光功率为2.2～2.5KW，扫描速度为2mm/s，光斑直径为1～3mm，离焦量为20mm；），根据工艺参数编写数控程序，控制熔覆过程；
5）在激光熔覆过程中，利用同轴送粉器送粉；
6）将熔覆后的切削刀具在真空箱内取出，转入260℃～300℃的箱式炉中保温三小时以上做回火处理；
7）检查熔覆层质量，合格后按照切削刀具原始数据刃磨刀具。完成修复再制造。

Claims (5)

1.一种利用激光熔覆修复高速钢切削刀具的方法，是通过以下步骤实现的：
1）记录切削刀具的原始数据，即：角度、切削刃长度、齿升量相关数据；
2）将刀具磨损处修正成规则的几何形状，打磨去除氧化层，并用丙酮溶液清洗待熔覆区域（无水丙酮溶液，质量分数≥99.7%）；
3）将清洁后的刀具固定好，放入真空箱内，抽真空，当真空度大于6×10-2Pa时充入氩气作保护气；
4）根据熔覆位置编写数控程序，设定工艺参数；
5）利用同轴送粉器送熔覆粉末，激光熔覆；
6）将切削刀具在真空箱内取出，转入260℃～300℃的箱式炉中保温三小时以上做回火处理；
7）检查熔覆层质量，合格后按照刀具原始数据刃磨刀具。
2.根据权利要求1所述的一种利用激光熔覆修复切削刀具的方法，其特征在于：所述的工艺参数包括激光功率为2.2～2.5KW，扫描速度为2mm/s，光斑直径为1～3mm，离焦量为20mm。
3.根据权利要求1所述的一种利用激光熔覆修复切削刀具的方法，其特征在于：所述熔覆粉末为YG6、YG8或YG12中的一种。
4.根据权利要求1所述的一种利用激光熔覆修复切削刀具的方法，其特征在于：所述熔覆粉末平均粒度为325目。
5.根据权利要求1所述的一种利用激光熔覆修复切削刀具的方法，其特征在于：所述切削刀具的材料为高速钢M42或W2Mo9Cr4VCo8。
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