CN103009026A - 一种具有高耐磨性和强抗冲击性的滚剪刀加工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种具有高耐磨性和强抗冲击性的滚剪刀加工方法，属于刀具加工技术领域。其步骤为：（1）滚剪刀的原材料准备；（2）锻造毛坯的退火处理，退火温度为940~960℃；（3）锻造毛坯的粗加工；（4）滚剪刀的热处理，包括退火、淬火、回火；（5）滚剪刀的粗磨；（6）滚剪刀的深冷处理，将滚剪刀放置在温度为-80~-90℃的液氮深冷低温箱中进行冷处理，保温时间为1~1.5小时；（7）滚剪刀的再次回火，回火温度为500℃，保温2小时；（8）滚剪刀的精加工。本发明制备的滚剪刀为双面刀口，并在选材和加工工艺上进一步提升了滚剪刀的耐磨性和抗冲击性，使得滚剪刀具备了高耐磨性和强抗冲击性的卓越性能，满足了用户分切硬质板材的要求。
Description
技术领域
本发明涉及刀具加工技术领域，更具体地说，涉及一种具有高耐磨性和强抗冲击性的滚剪刀加工方法。
背景技术
金属板材分条机依靠滚剪刀在板材上滚动，来完成对板材的无限长剪切动作。金属板材分条机用于普通金属板材、铝板、不锈钢板、硅钢板等的纵向滚剪。滚剪刀广泛应用于航天航空、汽车制造、矿山机械、五金制造、家电等行业。
分切金属板材的滚剪刀对刀片本身的选材、热处理工艺以及刀片的耐磨性和抗冲击性都有极高的要求。目前，刀具生产企业大多选用一种合金工具钢作为生产刀片的原材料，其组分按重量百分比计为：C：1.45～1.70%；Si：≤0.40%；Mn：≤0.40%；S ：≤0.030%；P：≤0.030%；Cr：11.00～12.50%；Ni：允许残余含量≤0.25%；Cu：允许残余含量≤0.30%；V ：0.15～0.30%；Mo：0.40～0.60%，其余为Fe。其生产步骤为：（1）锻造；（2）退火；（3）车加工成形，并留精加工余量；（4）淬火；（5）回火；（6）按图纸上的技术要求进行精加工，其结构示意图如图1所示，该刀片上只有单面刀片，即只有一个刀口（图1中标号1指刀口），其使用寿命低，一个刀片一般只能加工200吨以下金属板材；此外，该刀片选材及加工工艺虽在一定程度上能满足普通金属板材的分切，但是分切铝板、不锈钢板、硅钢板时却并不能达到高耐磨性和抗冲击的要求，尤其当用户对刀片的使用性能和使用寿命提出高要求时，很难通过现有技术中公开的热处理方法达到。
通过专利检索，已有关于彩钢板切割刀片加工方法的技术方案公开，如：中国专利申请号200910056362.1，申请日为：2009年8月13日，发明创造名称为：彩钢板切割刀片及其加工方法，其步骤为：（1）先用CR12、T8、T10 或Cr12MOV 棒性材料进行锻造、退火处理；（2）将退火处理的材料上车床车出中心安装孔和外圆；（3）经过预热后进行加温处理到1040℃，使刀刃淬火硬度达到HRC62 以上；其余部分淬火硬度小于HRC28 ；（4）加温到550℃再降至56~58℃以增加韧性；（5）用超精度研磨平面，精度±0.02，表面A0.4 ；（6）采用弧线切割外缘轮廓，形成均匀伸出割刀；（7）用曲线磨床加工出所要求角度的刀刃。该申请案采用刀刃切割代替了锯齿切割，切割过程不产生铁屑，节省了钢板材料，而且切口整齐，没有毛刺，但是，该申请案制备得到的刀片在强度和耐磨性方面，由于其材料选择及热处理工艺的限制，仍有待进一步加强。
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滚剪刀在耐磨性和抗冲击性等综合性能以及使用寿命上较差的不足，提供了一种具有高耐磨性和强抗冲击性的滚剪刀加工方法，采用本发明的方法，滚剪刀的耐磨性和抗冲击性等综合性能显著提高，使用寿命由原先单片分切200吨以下金属板材提高至400多吨金属板材。
2.技术方案
为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：
本发明的一种具有高耐磨性和强抗冲击性的滚剪刀加工方法，其步骤为：
（1）滚剪刀的原材料准备：
滚剪刀采用锻造毛坯制得，该锻造毛坯的组分按重量百分比计为：C：1.40-1.60%，Si：≤0.60%，Mn：≤0.60%，P：≤0.030%，S：≤0.030%，Cr：11.00-13.00%，Mo：0.70-1.20%，V：0.5-1.10%，稀土：0.30-0.50%，W：3.0-3.5%，Nb：0.10-0.30%，其余为Fe；
（2）锻造毛坯的退火处理：
将步骤（1）中的锻造毛坯通过退火炉对其进行退火处理，其退火温度为940~960℃，退火时间为5小时，在退火炉中冷却至700℃后进行空冷，使得锻造毛坯的硬度为HB207~255；
（3）锻造毛坯的粗加工：
经步骤（2）退火处理后，将锻造毛坯制成留有精加工余量的工件；
（4）滚剪刀的热处理：
①退火：经步骤（3）粗加工后的滚剪刀，进行二次退火处理，将滚剪刀加热至600~650℃，保温2小时，随炉冷却到500℃，然后出炉空冷；
②淬火：经过二次退火并空冷后，将滚剪刀升温到600℃，保温20分钟进行第一次预热，均温后升至850℃，再保温30分钟进行第二次预热，最后升温到1020~1040℃，保温25~40分钟，出炉油淬；
③回火：淬火后进行回火处理，回火温度为500~520℃，保温时间不低于2小时；本发明在粗加工后采用特定的退火、淬火、回火三道工序进行热处理，根据本发明锻造毛坯的元素组分特性，尤其是本发明对耐磨性和抗冲击能力的高要求，在热处理过程中严格控制相应的温度和处理时间，这对获得高耐磨性和强抗冲击性的卓越性能具有决定性作用，若不采用本发明的这种热处理方式，试验发现其耐磨性和抗冲击能力均与现有技术类似；
（5）滚剪刀的粗磨：
经步骤（4）热处理的滚剪刀，粗磨两侧刀口平面；
（6）滚剪刀的深冷处理：
经步骤（5）粗磨刀口平面加工后，将滚剪刀冷至室温后进行冷处理，即将滚剪刀放置在温度为-80~-90℃的液氮深冷低温箱中进行冷处理，保温时间为1~1.5小时；
（7）滚剪刀的再次回火：
将经步骤（6）深冷处理的滚剪刀进行再次回火处理，其回火的温度为500℃，保温2小时；
（8）滚剪刀的精加工：
经步骤（7）再次回火后的滚剪刀，进入精加工工序，即得滚剪刀。
优选地，步骤（1）中锻造毛坯的组分按重量百分比计为：C：1.50%，Si：0.50%，Mn：0.55%，P：0.020%，S：0.020%，Cr：12.00%，Mo：0.95%，V：0.80%，稀土：0.40%，W：3.3%，Nb：0.20%，其余为Fe。
优选地，步骤（4）的热处理中：①退火：经步骤（3）粗加工后的滚剪刀，进行二次退火处理，将滚剪刀加热至630℃，保温2小时，随炉冷却到500℃，然后出炉空冷；②淬火：经过二次退火并空冷后，将滚剪刀升温到600℃，保温20分钟进行第一次预热，均温后升至850℃，再保温30分钟进行第二次预热，最后升温到1030℃，保温35分钟，出炉油淬；③回火：淬火后进行回火处理，回火温度为510℃，保温时间为4小时。
优选地，步骤（6）滚剪刀的深冷处理中，将滚剪刀放置在温度为-85℃的液氮深冷低温箱中进行冷处理，保温时间为1.3小时。
优选地，步骤（3）锻造毛坯的粗加工，其加工步骤为：①车内圆φ119±0.10 mm，并倒角；②车两侧刀口平面16.3±0.10mm，并挖φ150+0.10 +0.20mm及车槽；③车外圆φ162.6±0.10mm；④勾线φ135±0.10mm；⑤划线并钻φ7mm孔，6个孔均布；且步骤（5）中，粗磨两侧刀口平面至15+0.30 +0.35mm。
优选地，步骤（8）滚剪刀的精加工，其步骤为：①再次粗磨两侧刀口平面至15+0.20 +0.25 mm；②内圆磨至φ120+0 +0.03 mm；③外圆磨至φ161±0.02 mm；④精磨两侧刀口平面至15+0.0 +0.02 mm；⑤加工两侧刀口角度为88.5°。
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）本发明的一种具有高耐磨性和强抗冲击性的滚剪刀加工方法，其滚剪刀原材料的组分按重量百分比计为：C：1.40-1.60%，Si：≤0.60%，Mn：≤0.60%，P：≤0.030%，S：≤0.030%，Cr：11.00-13.00%，Mo：0.70-1.20%，V：0.5-1.10%，稀土：0.30-0.50%，W：3.0-3.5%，Nb：0.10-0.30%，其余为Fe，该材料具有高淬透性，且添加的稀土、W、Nb等元素可有效阻止奥氏体晶粒长大，使材质组织更加紧密，从而增加了耐磨性和强冲击韧性，本发明采用退火、淬火、回火三道工序进行热处理，并采用深冷处理工艺，使得滚剪刀具备了高耐磨性和强抗冲击性的卓越性能，满足了滚剪刀分切不锈钢板、硅钢板等硬质板材的需求；
（2）本发明的一种具有高耐磨性和强抗冲击性的滚剪刀加工方法，其中通过初加工和精加工后的滚剪刀具有双面刀口，提高了滚剪刀的使用率，延长了滚剪刀的使用寿命，由原先单片分切200吨以下金属板材提高至400多吨金属板材。
附图说明
图1为现有技术中常用滚剪刀的剖面示意图；
图2为采用本发明的方法生产得到的滚剪刀主视结构示意图；
图3为图2的A-A剖面图。
示意图中的标号说明：1、刀口。
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
本实施例的一种具有高耐磨性和强抗冲击性的滚剪刀加工方法，其具体的加工步骤如下：
（1）滚剪刀的原材料准备：
滚剪刀采用锻造毛坯制得，本发明选用的锻造毛坯的组分按重量百分比计为：C：1.40-1.60%，Si：≤0.60%，Mn：≤0.60%，P：≤0.030%，S：≤0.030%，Cr：11.00-13.00%，Mo：0.70-1.20%，V：0.5-1.10%，稀土：0.30-0.50%，W：3.0-3.5%，Nb：0.10-0.30%，其余为Fe，该材料具有高淬透性，且此钢材中，添加的稀土、W、Nb等元素可有效阻止奥氏体晶粒长大，使材质组织更加紧密，从而增加了耐磨性和强冲击韧性。本实施例中采用的锻造毛坯的组分按重量百分比计为：C：1.50%，Si：0.50%，Mn：0.55%，P：0.020%，S：0.020%，Cr：12.00%，Mo：0.95%，V：0.80%，稀土：0.40%，W：3.3%，Nb：0.20%，其余为Fe；值得说明的是，本发明所称的稀土即为稀土元素；
（2）锻造毛坯的退火处理：
将步骤（1）中的锻造毛坯通过退火炉对其进行退火处理，以降低锻造毛坯的硬度，改善切削加工性能，其退火温度为950℃，退火时间为5小时，在退火炉中冷却至700℃后进行空冷，使得锻造毛坯的硬度在HB207~255之内，本实施例退火处理后期硬度为HB215；
（3）锻造毛坯的粗加工：
经步骤（2）退火处理后，将锻造毛坯制成留有精加工余量的工件，结合图2和图3，其加工步骤为：
①车内圆φ119±0.10 mm，并倒角；
②车两侧刀口1平面16.3±0.10mm，即两侧刀口1平面之间的距离为16.3±0.10mm，并挖φ150+0.10 +0.20mm及车槽；
③车外圆φ162.6±0.10mm；
④勾线φ135±0.10mm，勾线是为了方便下一步划线钻孔；
⑤划线并钻φ7mm孔，6个孔均布，如图2所示；
（4）滚剪刀的热处理：
①退火：经步骤（3）粗加工后的滚剪刀，在淬火前需要进行二次退火处理，二次退火的目的是为了进一步消除加工应力，将滚剪刀加热至630℃，保温2小时，随炉冷却到500℃，然后出炉空冷；
②淬火：经过二次退火并空冷后，将滚剪刀升温到600℃，保温20分钟进行第一次预热，均温后升至850℃，再保温30分钟进行第二次预热，最后升温到1030℃，保温35分钟，出炉油淬；
③回火：淬火后进行回火处理，回火温度为510℃，保温时间为4小时。
（5）滚剪刀的粗磨：
经步骤（4）热处理的滚剪刀，粗磨两侧刀口1平面的距离至15+0.30 +0.35mm；
（6）滚剪刀的深冷处理：
经步骤（5）粗磨刀口1平面加工后，将滚剪刀冷至室温后进行冷处理，即将滚剪刀放置在温度为-85℃的液氮深冷低温箱中进行冷处理，为使滚剪刀表面与心部都均匀达到冷处理温度，需要一定的保温时间，本实施例中的保温时间为1.3小时；
（7）滚剪刀的再次回火：
将经步骤（6）深冷处理的滚剪刀进行再次回火处理，其回火的温度为500℃，保温2小时，本发明中再次回火的目的是使滚剪刀内部组织进一步趋于稳定，进一步提高工件的耐磨性和抗冲击能力，提高滚剪的使用寿命；
（8）滚剪刀的精加工：
经步骤（7）再次回火后的滚剪刀，检测硬度合格后，进入精加工工序，其步骤为：
①再次粗磨两侧刀口1平面的距离至15+0.20 +0.25 mm；
②内圆磨至φ120+0 +0.03 mm；
③外圆磨至φ161±0.02 mm；
④精磨两侧刀口1平面的距离至15+0.0 +0.02 mm；
⑤加工两侧刀口1的刀口角度为88.5°，即得如图2和图3所示的滚剪刀。
实施例2
本实施例的一种具有高耐磨性和强抗冲击性的滚剪刀加工方法，其基本的加工步骤同实施例1，不同之处在于：
本实施例中步骤（1）中锻造毛坯的组分按重量百分比计为：C：1.40%，Si：0.60%，Mn：0.60%，P：0.030%，S：0.030%，Cr：13.00%，Mo：0.70%，V：1.10%，稀土：0.30%，W：3.5%，Nb：0.10%，其余为Fe；
步骤（2）中退火温度为940℃；
步骤（4）的热处理工艺为：①退火：将滚剪刀加热至600℃，保温2小时，随炉冷却到500℃，然后出炉空冷；②淬火：经过二次退火并空冷后，将滚剪刀升温到600℃，保温20分钟进行第一次预热，均温后升至850℃，再保温30分钟进行第二次预热，最后升温到1040℃，保温25分钟，出炉油淬；③回火：淬火后进行回火处理，回火温度为500℃，保温时间为3小时；
步骤（6）深冷处理中，将滚剪刀放置在温度为-80℃的液氮深冷低温箱中进行冷处理，保温时间为1.5小时。
实施例3
本实施例的一种具有高耐磨性和强抗冲击性的滚剪刀加工方法，其基本的加工步骤同实施例1，不同之处在于：
本实施例中步骤（1）中锻造毛坯的组分按重量百分比计为：C：1.60%，Si：0.53%，Mn：0.54%，P：0.030%，S：0.020%，Cr：11.00%，Mo：1.20%，V：0.5%，稀土：0.50%，W：3.0%，Nb：0.30%，其余为Fe；
步骤（2）中退火温度为960℃；
步骤（4）的热处理工艺为：①退火：将滚剪刀加热至650℃，保温2小时，随炉冷却到500℃，然后出炉空冷；②淬火：经过二次退火并空冷后，将滚剪刀升温到600℃，保温20分钟进行第一次预热，均温后升至850℃，再保温30分钟进行第二次预热，最后升温到1020℃，保温40分钟，出炉油淬；③回火：淬火后进行回火处理，回火温度为520℃，保温时间为2小时；
步骤（6）深冷处理中，将滚剪刀放置在温度为-90℃的液氮深冷低温箱中进行冷处理，保温时间为1.0小时。
实施例1~3的一种具有高耐磨性和强抗冲击性的滚剪刀加工方法，制备得到的滚剪刀为双面刀口1，并在选材和加工工艺上进一步提升了滚剪刀的耐磨性和抗冲击性，使得滚剪刀具备了高耐磨性和强抗冲击性的卓越性能，满足了用户分切硬质板材的要求，并由原先单片分切200吨以下金属板材提高至400多吨金属板材，提高了刀片的使用率，延长了刀片的使用寿命，为用户节约了成本，提高了生产效率，成功地解决了现有技术中的问题。实施例1的滚剪刀与现有技术中的滚剪刀分切效果对比如表1，实施例2和实施例3的分切效果类似实施例1。
表1 实施例1的滚剪刀与现有技术中的滚剪刀分切效果对比
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 (6)
1.一种具有高耐磨性和强抗冲击性的滚剪刀加工方法，其步骤为：
（1）滚剪刀的原材料准备：
滚剪刀采用锻造毛坯制得，该锻造毛坯的组分按重量百分比计为：C：1.40-1.60%，Si：≤0.60%，Mn：≤0.60%，P：≤0.030%，S：≤0.030%，Cr：11.00-13.00%，Mo：0.70-1.20%，V：0.5-1.10%，稀土：0.30-0.50%，W：3.0-3.5%，Nb：0.10-0.30%，其余为Fe；
（2）锻造毛坯的退火处理：
将步骤（1）中的锻造毛坯通过退火炉对其进行退火处理，其退火温度为940~960℃，退火时间为5小时，在退火炉中冷却至700℃后进行空冷；
（3）锻造毛坯的粗加工：
经步骤（2）退火处理后，将锻造毛坯制成留有精加工余量的工件；
（4）滚剪刀的热处理：
①退火：经步骤（3）粗加工后的滚剪刀，进行二次退火处理，将滚剪刀加热至600~650℃，保温2小时，随炉冷却到500℃，然后出炉空冷；
②淬火：经过二次退火并空冷后，将滚剪刀升温到600℃，保温20分钟进行第一次预热，均温后升至850℃，再保温30分钟进行第二次预热，最后升温到1020~1040℃，保温25~40分钟，出炉油淬；
③回火：淬火后进行回火处理，回火温度为500~520℃，保温时间不低于2小时；
（5）滚剪刀的粗磨：
经步骤（4）热处理的滚剪刀，粗磨两侧刀口平面；
（6）滚剪刀的深冷处理：
经步骤（5）粗磨刀口平面加工后，将滚剪刀冷至室温后进行冷处理，即将滚剪刀放置在温度为-80~-90℃的液氮深冷低温箱中进行冷处理，保温时间为1~1.5小时；
（7）滚剪刀的再次回火：
将经步骤（6）深冷处理的滚剪刀进行再次回火处理，其回火的温度为500℃，保温2小时；
（8）滚剪刀的精加工：
经步骤（7）再次回火后的滚剪刀，进入精加工工序，即得滚剪刀。
2.根据权利要求1所述的一种具有高耐磨性和强抗冲击性的滚剪刀加工方法，其特征在于：步骤（1）中锻造毛坯的组分按重量百分比计为：C：1.50%，Si：0.50%，Mn：0.55%，P：0.020%，S：0.020%，Cr：12.00%，Mo：0.95%，V：0.80%，稀土：0.40%，W：3.3%，Nb：0.20%，其余为Fe。
3.根据权利要求1所述的一种具有高耐磨性和强抗冲击性的滚剪刀加工方法，其特征在于：步骤（4）的热处理中：
①退火：经步骤（3）粗加工后的滚剪刀，进行二次退火处理，将滚剪刀加热至630℃，保温2小时，随炉冷却到500℃，然后出炉空冷；
②淬火：经过二次退火并空冷后，将滚剪刀升温到600℃，保温20分钟进行第一次预热，均温后升至850℃，再保温30分钟进行第二次预热，最后升温到1030℃，保温35分钟，出炉油淬；
③回火：淬火后进行回火处理，回火温度为510℃，保温时间为4小时。
4.根据权利要求1所述的一种具有高耐磨性和强抗冲击性的滚剪刀加工方法，其特征在于：步骤（6）滚剪刀的深冷处理中，将滚剪刀放置在温度为-85℃的液氮深冷低温箱中进行冷处理，保温时间为1.3小时。
5.根据权利要求4所述的一种具有高耐磨性和强抗冲击性的滚剪刀加工方法，其特征在于：步骤（3）锻造毛坯的粗加工，其加工步骤为：
①车内圆φ119±0.10 mm，并倒角；
②车两侧刀口平面16.3±0.10mm，并挖φ150+0.10 +0.20mm及车槽；
③车外圆φ162.6±0.10mm；
④勾线φ135±0.10mm；
⑤划线并钻φ7mm孔，6个孔均布；
且步骤（5）中，粗磨两侧刀口平面至15+0.30 +0.35mm。
6.根据权利要求5所述的一种具有高耐磨性和强抗冲击性的滚剪刀加工方法，其特征在于：步骤（8）滚剪刀的精加工，其步骤为：
①再次粗磨两侧刀口平面至15+0.20 +0.25 mm；
②内圆磨至φ120+0 +0.03 mm；
③外圆磨至φ161±0.02 mm；
④精磨两侧刀口平面至15+0.0 +0.02 mm；
⑤加工两侧刀口角度为88.5°。
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