CN103639395A - 一种镶钢刃具冶金结合的生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种镶钢刃具冶金结合的生产方法，属于机械刀片制备方法技术领域。其步骤为：1）将模具壳升温至300～500℃；2）将主体刃钢的表面涂覆涂料，涂覆涂料后放置24～48小时；3）将处理后的主体刃钢进行升温，主体刃钢的温度达到800～1000℃时停止升温；4）在电炉内熔融冶炼浇注刀体的熔融金属；5）将主体刃钢放置于模具壳中，并将主体刃钢固定在模具壳内；6）将熔融金属浇注入模具壳中，熔融金属在模具壳中形成浇注刀体，浇注刀体与主体刃钢相结合组成镶钢刃具。本发明制备的浇注刀体与主体刃钢之间结合力稳定，只需要浇注一步成型，有效降低了镶钢机械刀片的生产成本。
Description
技术领域
本发明涉及机械刀片制备方法技术领域，更具体地说，涉及一种镶钢刃具冶金结合的生产方法。
背景技术
机械刀片是造纸、印刷、木材及胶合板等行业的原材料及产品加工的切削刀具，主要以主体刃钢镶接在低碳钢刀体上的镶钢刀片为主，因此，镶钢技术及其牢固度是刀片质量的关键之一。现行的镶钢工艺主要有无氧化热轧镶钢和热轧焊药镶钢，前者的焊接牢固高，已成为发展方向。但是，高合金主体刃钢热轧镶钢必须在高于钢的锻轧温度上进行，加热温度达到1200℃～1240℃，始轧温度为1140℃～1180℃，温度往往超过主体刃钢工艺规范，加热温度过高常会发生钢面烧伤；此外，单道压轧比大，动力消耗也大，不但会因主体刃钢与低碳钢刀体高温塑性差别大，妨碍各道压轧焊接的连续性，还会从带状缺陷产生内裂纹，是造成高合金主体刃钢镶钢机械刀片废品率过高的根源，已经成为镶钢机械刀片生产的瓶颈。因此，研究新的方法生产镶钢机械刀片具有重要意义。
经专利检索，中国专利申请号201110442974.1，申请日为2011年12月26日，发明创造名称为：复合钢锭浇铸及一火轧制复合钢材的方法，该申请案包括以下步骤：A、钢芯的准备，根据复合钢最终成品的要求，截取钢材作为钢芯，钢芯经磨削加工后在钢芯上焊接定位装置；B、浇铸准备，将步骤A所得钢芯定位在钢模内，在将钢芯放置进入钢模前，用磨削或清洁设备对钢芯表面再进行一次处理，彻底清除表面的残余锈蚀及缺陷，保持光洁并露出金属本色；C、浇铸，钢芯定位在钢模内后，用本体钢的钢水进行浇铸，浇铸温度控制在1600～1640℃，随模冷却4小时以上，脱模得到复合钢锭；C、复合钢锭的精整，复合钢锭脱模后，除去残余毛边，并对表面有缺陷的部位用砂轮进行精整；D、一火轧制成材，将复合钢锭直接热轧成带钢或扁钢，然后进行必要的后续处理，得到复合钢材产品。该申请案中，钢芯（即本发明的主体刃钢）和本体钢（即本发明的浇注刀体）虽然是通过浇铸而成复合钢锭，但是在浇铸过程中钢芯只是清除表面的残余锈蚀及缺陷，钢芯没有做相关的处理，且钢芯是常温下与本体钢的钢水进行浇铸的，所以浇铸后仍需进行热轧，该申请案的方法仍是停留在热轧镶钢，其热轧生产成本大，且钢芯和本体钢之间的结合力不强。现有技术中，通过热轧方法生产的镶钢机械刀片，由于其结合方式通过的是机械压制，所以钢芯和本体钢之间的结合力均不强，且当钢芯受到冲击力之后，钢芯会大块掉落，导致整个镶钢机械刀片无法正常使用，这是限制镶钢机械刀片进一步推广应用的技术难题。
目前已经公开的专利申请号201110322277.2，发明名称为：机械刀片的超塑性无氧化焊接镶钢的方法；专利申请号200710044514.7，发明名称为：二层表面复合钢的制造方法；专利申请号02160697.8，发明名称为：刀具复合浇铸钢锭及复合钢材的制备方法。这三个技术方案都是想克服主体刃钢和刀体结合力不稳定的技术难题，但其制备方法均未脱离轧制工艺，其关键问题在于浇注过程的工艺控制不尽合理。
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镶钢机械刀片的主体刃钢和刀体结合力不稳定，且镶钢机械刀片的生产成本较高的难题，本发明提供了一种镶钢刃具冶金结合的生产方法，采用本发明的技术方案，浇注刀体与主体刃钢之间的结合力大大加强，且有效控制了镶钢刃具的生产成本。
2.技术方案
为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：
本发明的一种镶钢刃具冶金结合的生产方法，其步骤为：
步骤一、将模具壳进行升温，升温至300～500℃，该模具壳用于镶钢刃具的浇注成型；
步骤二、将主体刃钢的表面涂覆特种涂料，涂料的厚度为2～3mm，涂覆涂料后放置24～48小时；
步骤三、将步骤二处理后的主体刃钢进行升温，升温速率为50℃/min，主体刃钢的温度达到800～1000℃时停止升温；
步骤四、在电炉内熔融冶炼浇注刀体的熔融金属，出钢温度为1480～1550℃；
步骤五、将步骤三中温度达800～1000℃的主体刃钢放置于步骤一温度达300～500℃的模具壳中，并将主体刃钢固定在模具壳内；
步骤六、将步骤四的熔融金属浇注入步骤五的模具壳中，熔融金属在模具壳中形成浇注刀体，浇注刀体与主体刃钢相结合组成镶钢刃具。
本发明的一种镶钢刃具冶金结合的生产方法，步骤六处理之后对镶钢刃具进行热处理，其步骤如下：
步骤七、将镶钢刃具升温至900℃并保温30分钟，之后随炉冷却至室温，冷却后进行机加工；
步骤八、将机加工之后的镶钢刃具升温至1050℃，然后在淬火油中油淬至60～62℃；
步骤九、将淬火后的镶钢刃具进行回火处理。
本发明的一种镶钢刃具冶金结合的生产方法，步骤九中的回火处理过程如下：先将镶钢刃具以5℃/min的升温速率升温至520℃，之后随炉冷却至室温；然后将镶钢刃具以10℃/min的升温速率升温至510℃，之后随炉冷却至室温；再将镶钢刃具以20℃/min的升温速率升温至515℃，之后随炉冷却至室温。
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）本发明的一种镶钢刃具冶金结合的生产方法，其浇注刀体的熔融金属在1480～1550℃的温度下浇注在800～1000℃的主体刃钢上，且在主体刃钢的表面涂覆特种涂料，使得本发明中的浇注刀体和主体刃钢通过冶金结合的方式相结合，主体刃钢表面的涂料保证了浇注结合过程的顺利进行，从而使得浇注得到的浇注刀体与主体刃钢之间结合力稳定，本发明制备的镶钢机械刀片中主体刃钢在受到较大冲击力时，主体刃钢不会大块脱落，只是受冲击力的位置局部受损，不影响整个镶钢机械刀片的正常使用，本发明制备的镶钢机械刀片剪切纸片的吨数为普通轧制成型刀片的2～3倍；
（2）本发明的一种镶钢刃具冶金结合的生产方法，其轧制结合的过程被彻底代替，本发明只需要浇注一步成型，降低了动力消耗，从而有效降低了镶钢机械刀片的生产成本。
附图说明
图1为本发明制备得到的镶钢机械刀片的剖面示意图。
示意图中的标号说明：1、浇注刀体；2、主体刃钢。
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
结合图1，本实施例的一种镶钢刃具冶金结合的生产方法，其具体步骤为：
步骤一、将模具壳进行升温，升温至350℃，该模具壳用于镶钢刃具的浇注成型，其中模具壳的升温速率为30℃/min。
步骤二、将主体刃钢2的表面涂覆特种涂料，涂料的厚度为2.5mm，涂覆涂料后放置36小时晾干，其中：本实施例采用的特种涂料为西安儒亿工贸有限公司生产的儒亿科技ry-81023超高温金属防氧化涂料，申请人发现采用该涂料后，主体刃钢2表面的防氧化效果好，能够为主体刃钢2和浇注刀体1之间的结合提供基础，从而大大提高了主体刃钢2和浇注刀体1之间的结合强度；本发明中主体刃钢2的组分及其质量百分比如下：C：0.36～0.42%、Si：0.90～1.1%、Mn：0.30～0.40%、Cr：4.85～5.30%、Mo：1.20～1.65%、V：0.90～1.16%、W：1.90～2.10%、Ni：0.80～0.94%、P：≤0.03%、S：≤0.03%、N：≤0.02%，其余为铁和不可避免的杂质，具体在本实施例中主体刃钢2的组分及其质量百分比如下：C：0.38%、Si：0.97%、Mn：0.35%、Cr：5.12%、Mo：1.45%、V：1.08%、W：2.00%、Ni：0.84%、P：0.02%、S：0.024%、N：0.02%，其余为铁和不可避免的杂质。
步骤三、将步骤二处理后的主体刃钢2进行升温，升温速率为50℃/min，主体刃钢2的温度达到900℃时停止升温。
步骤四、在电炉内熔融冶炼浇注刀体1的熔融金属，出钢温度为1520℃，本发明中浇注刀体1的组分及其质量百分比如下：C：≤0.22%、Mn：≤1.4%、Si：≤0.35%，S：≤0.050%、P：≤0.045%，其余为铁和不可避免的杂质，具体在本实施例中浇注刀体1的组分及其质量百分比如下：C：0.20%、Mn：1.2%、Si：0.31%，S：0.050%、P：0.038%，其余为铁和不可避免的杂质，本实施例中浇注刀体1的组分、主体刃钢2的组分以及主体刃钢2表面涂覆的涂料对浇注刀体1和主体刃钢2之间的结合作用均有影响，申请人经理论和试验总结发现，采用本实施例的技术手段时，获得的浇注刀体1和主体刃钢2之间的结合力最强，能够彻底代替现有技术中轧制结合的生产方法。
步骤五、将步骤三中温度达900℃的主体刃钢2放置于步骤一温度达350℃的模具壳中，并将主体刃钢2固定在模具壳内。
步骤六、将步骤四的熔融金属浇注入步骤五的模具壳中，熔融金属在模具壳中形成浇注刀体1，浇注刀体1与主体刃钢2相结合组成镶钢刃具，其剖面的结构示意图如图1所示。
步骤七、将镶钢刃具升温至900℃并保温30分钟，之后随炉冷却至室温，冷却后进行机加工。
步骤八、将机加工之后的镶钢刃具升温至1050℃，然后在淬火油中油淬至61℃。
步骤九、将淬火后的镶钢刃具进行回火处理，回火处理过程如下：先将镶钢刃具以5℃/min的升温速率升温至520℃，之后随炉冷却至室温；然后将镶钢刃具以10℃/min的升温速率升温至510℃，之后随炉冷却至室温；再将镶钢刃具以20℃/min的升温速率升温至515℃，之后随炉冷却至室温。本实施例中步骤七、八、九中的热处理过程，对于进一步改善浇注刀体1与主体刃钢2之间的结合力具有补充处理的作用，申请人发现如不采用本实施例的方式进行热处理，整个镶钢机械刀片在接触面的长度方向上结合力不均匀，即部分结合处的粘结力较好，部分结合处的粘结力仍存在问题，采用本实施例的热处理工艺能够解决上述问题。
实施例2
本实施例的一种镶钢刃具冶金结合的生产方法，其具体步骤为：
步骤一、将模具壳进行升温，升温至300℃，该模具壳用于镶钢刃具的浇注成型；
步骤二、将主体刃钢2的表面涂覆特种涂料，涂料的厚度为2mm，涂覆涂料后放置24小时；
步骤三、将步骤二处理后的主体刃钢2进行升温，升温速率为50℃/min，主体刃钢2的温度达到1000℃时停止升温；
步骤四、在电炉内熔融冶炼浇注刀体1的熔融金属，出钢温度为1550℃；
步骤五、将步骤三中温度达1000℃的主体刃钢2放置于步骤一温度达300℃的模具壳中，并将主体刃钢2固定在模具壳内；
步骤六、将步骤四的熔融金属浇注入步骤五的模具壳中，熔融金属在模具壳中形成浇注刀体1，浇注刀体1与主体刃钢2相结合组成镶钢刃具；
步骤七、将镶钢刃具升温至900℃并保温30分钟，之后随炉冷却至室温，冷却后进行机加工；
步骤八、将机加工之后的镶钢刃具升温至1050℃，然后在淬火油中油淬至60℃；
步骤九、将淬火后的镶钢刃具进行回火处理，回火处理过程如下：先将镶钢刃具以5℃/min的升温速率升温至520℃，之后随炉冷却至室温；然后将镶钢刃具以10℃/min的升温速率升温至510℃，之后随炉冷却至室温；再将镶钢刃具以20℃/min的升温速率升温至515℃，之后随炉冷却至室温。本实施例中各步骤的其它参数控制同实施例1。
实施例3
结合图1，本实施例的一种镶钢刃具冶金结合的生产方法，其具体步骤为：
步骤一、将模具壳进行升温，升温至500℃，该模具壳用于镶钢刃具的浇注成型；
步骤二、将主体刃钢2的表面涂覆特种涂料，涂料的厚度为3mm，涂覆涂料后放置48小时；
步骤三、将步骤二处理后的主体刃钢2进行升温，升温速率为50℃/min，主体刃钢2的温度达到800℃时停止升温；
步骤四、在电炉内熔融冶炼浇注刀体1的熔融金属，出钢温度为1480℃；
步骤五、将步骤三中温度达800℃的主体刃钢2放置于步骤一温度达500℃的模具壳中，并将主体刃钢2固定在模具壳内；
步骤六、将步骤四的熔融金属浇注入步骤五的模具壳中，熔融金属在模具壳中形成浇注刀体1，浇注刀体1与主体刃钢2相结合组成镶钢刃具；
步骤七、将镶钢刃具升温至900℃并保温30分钟，之后随炉冷却至室温，冷却后进行机加工；
步骤八、将机加工之后的镶钢刃具升温至1050℃，然后在淬火油中油淬至62℃；
步骤九、将淬火后的镶钢刃具进行回火处理，回火处理过程如下：先将镶钢刃具以5℃/min的升温速率升温至520℃，之后随炉冷却至室温；然后将镶钢刃具以10℃/min的升温速率升温至510℃，之后随炉冷却至室温；再将镶钢刃具以20℃/min的升温速率升温至515℃，之后随炉冷却至室温。本实施例中各步骤的其它参数控制同实施例1。
实施例1～3中的一种镶钢刃具冶金结合的生产方法，浇注刀体1与主体刃钢2通过一次浇注结合的方式得到镶钢机械刀片，浇注刀体1与主体刃钢2之间的结合不是通过轧制的机械压制方式予以实现的，而是通过浇注刀体1的熔融金属与一定温度的主体刃钢2直接冶金熔融结合，通过其生产过程中各步骤的工艺控制，尤其是浇注刀体1的组分、主体刃钢2的组分以及主体刃钢2表面涂覆的涂料的配合，使得本发明制备的镶钢机械刀片结合力强度好。此外，通过本发明的热处理之后，本发明制备的镶钢机械刀片结合力均匀一致，当主体刃钢2受到较大冲击力时，主体刃钢2不会大块脱落，只是受冲击力的位置局部受损，不影响整个镶钢机械刀片的正常使用，从而大大降低了镶钢机械刀片的生产成本。
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 (3)
1.一种镶钢刃具冶金结合的生产方法，其特征在于，其步骤为：
步骤一、将模具壳进行升温，升温至300～500℃，该模具壳用于镶钢刃具的浇注成型；
步骤二、将主体刃钢（2）的表面涂覆特种涂料，涂料的厚度为2～3mm，涂覆涂料后放置24～48小时；
步骤三、将步骤二处理后的主体刃钢（2）进行升温，升温速率为50℃/min，主体刃钢（2）的温度达到800～1000℃时停止升温；
步骤四、在电炉内熔融冶炼浇注刀体（1）的熔融金属，出钢温度为1480～1550℃；
步骤五、将步骤三中温度达800～1000℃的主体刃钢（2）放置于步骤一温度达300～500℃的模具壳中，并将主体刃钢（2）固定在模具壳内；
步骤六、将步骤四的熔融金属浇注入步骤五的模具壳中，熔融金属在模具壳中形成浇注刀体（1），浇注刀体（1）与主体刃钢（2）相结合组成镶钢刃具。
2.根据权利要求1所述的一种镶钢刃具冶金结合的生产方法，其特征在于：步骤六处理之后对镶钢刃具进行热处理，其步骤如下：
步骤七、将镶钢刃具升温至900℃并保温30分钟，之后随炉冷却至室温，冷却后进行机加工；
步骤八、将机加工之后的镶钢刃具升温至1050℃，然后在淬火油中油淬至60～62℃；
步骤九、将淬火后的镶钢刃具进行回火处理。
3.根据权利要求2所述的一种镶钢刃具冶金结合的生产方法，其特征在于：步骤九中的回火处理过程如下：先将镶钢刃具以5℃/min的升温速率升温至520℃，之后随炉冷却至室温；然后将镶钢刃具以10℃/min的升温速率升温至510℃，之后随炉冷却至室温；再将镶钢刃具以20℃/min的升温速率升温至515℃，之后随炉冷却至室温。
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| Date | Code | Title | Description |
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
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Granted publication date: 20151202 Termination date: 20161225 |