CN106282827A - 一种高强度刀柄的制备工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高速钢铣刀热处理工艺，包括如下步骤：材料检查、预热、高温加热、淬火冷却、清洗和回火。本发明的高速钢铣刀热处理工艺是在预热、高温加热、淬火冷却和回火过程中，能有效的减小高速钢铣刀内部的应力，减少高速钢铣刀发生弯曲变形的概率，提升产品的合格率，这样就能减少废品的出现，从而降低高速钢铣刀的生产成本，提高高速钢铣刀的生产产量。

Description

一种高强度刀柄的制备工艺
技术领域
本发明涉及铣刀技术领域，尤其涉及一种高强度刀柄的制备工艺。
背景技术
铣刀，是用于铣削加工的、具有一个或多个刀齿的旋转刀具。工作时各刀齿依次间歇地切去工件的余量。铣刀主要用于在铣床上加工平面、台阶、沟槽、成形表面和切断工件等，刀柄则是机械主轴与刀具和其它附件工具连接件，随着铣刀的应用越来越广泛，也体现出了刀柄的重要性，现有的铣刀刀柄的制备工艺，不能够提高刀柄的强度，且容易在制备过程中对刀柄造成损坏，因此，提出了一种高强度刀柄的制备工艺。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种高强度刀柄的制备工艺。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种高强度刀柄的制备工艺，包括如下步骤：
S1、原料准备：其原料按重量份如下：碳0.2-0.5份、硅0.05-0.09份、钒0.08-0.12份、硫0.03-0.07份、钛0.08-0.18份、磷0.02-0.07份、镍0.12-0.16份、铜0.09-0.13份、锰0.1-0.15份、铬0.15-0.19份与铁80-90份；
S2、准备金属原料：将S1中需要的各组分材料分别称重，且称重过程中产生的重量误差应小于千分之零点五，完成后，备用；
S3、熔炼设备的处理：将熔炼炉中残留的上次熔炼产生的残渣清理干净，清理后，向熔炼炉内通入水，冲洗3-5次后，并对其进行风干处理，避免熔炼炉中的残渣对熔炼造成影响，然后给熔炼炉预热，且预热温度为100-300摄氏度间；
S4、金属熔融：将铁原料放入到熔炼炉中进行熔炼，铁原料融化后，按照碳、硅、钒、硫、钛、磷、镍、铜、锰与铬材料的熔点由高到低依次加入到熔炼炉中进行熔炼，熔炼温度控制在1550-1950摄氏度间，熔炼时间为30-45分钟，并在各辅料加入时，严格控制温度的改变，完成后，备用；
S5、模具预处理：将刀柄模具内表面喷涂金属涂料，增加了金属液的流动性，并且进行多次喷涂料，以使得金属涂料的厚度为1-5毫米；
S6、模具预热：通过加热装置给刀柄模具加热，使得刀柄模具的温度达到300-450℃，加热时，应使模具各处模温基本保持一致，提高放热效率及模具寿命；
S7、将S6中处理后的刀柄模具放入到铸造成型装置中，并将S4中形成的金属液浇注到刀柄模具，浇注过程中的温度为1000-1500摄氏度，金属液的流速为10-35m/s；
S8、铸造成型：将S7中进入到刀柄模具的金属液，进行风干，风干时间为10-15分钟，通过铸造机进行铸造，铸造时应保持刀柄模具上有5-9个透气孔，使得刀柄模具内的空气能够流出，铸造时间为30-50分钟，完成后，取出；
S9、淬火处理：将S8中铸造成型的刀柄进行淬火处理，淬火温度为850-950摄氏度，淬火时间为15-20分钟；
S10、冷却出模：将经过铸造的刀柄由刀柄模具内取出，且对其进行冷却；
S11、细节处理：待刀柄冷却完成后，对刀柄多出的边角进行修理，将产品合格率控制在一定范围内；
S12、强度测试：将S11中处理后的刀柄试样放置在拉伸试验机上，匀速缓慢地向试样两端施加轴向静拉力，直至拉断为止，从而来测量刀柄拉伸强度；
S13、合格后，即为高强度刀柄。
优选的，所述碳、硅、钒、硫、钛、磷、镍、铜、锰与铬在使用前均经过清洗，以满足加工的需求。
优选的，所述碳含量增加，能够增加刀柄的屈服点和抗拉强度升高，硅能显著提高刀柄的弹性极限、屈服点和抗拉强度，锰有较高的强度和硬度，提高钢的淬性，改善钢的热加工性能。
本发明提供的一种高强度刀柄的制备工艺，本发明在制备中严格控制合金元素的加入比例，改善金属材料内部组织形态，使得了刀柄的硬度加强，合理的制备方法，提高了刀柄的使用寿命，本发明的制备工艺简单，采用常规设备即可生产。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
一种高强度刀柄的制备工艺，包括如下步骤：
S1、原料准备：其原料按重量份如下：碳0.2份、硅0.05份、钒0.08份、硫0.03份、钛0.08份、磷0.02份、镍0.12份、铜0.09份、锰0.1份、铬0.15份与铁80份；
S2、准备金属原料：将S1中需要的各组分材料分别称重，且称重过程中产生的重量误差应小于千分之零点五，完成后，备用；
S3、熔炼设备的处理：将熔炼炉中残留的上次熔炼产生的残渣清理干净，清理后，向熔炼炉内通入水，冲洗3-5次后，并对其进行风干处理，避免熔炼炉中的残渣对熔炼造成影响，然后给熔炼炉预热，且预热温度为100摄氏度间；
S4、金属熔融：将铁原料放入到熔炼炉中进行熔炼，铁原料融化后，按照碳、硅、钒、硫、钛、磷、镍、铜、锰与铬材料的熔点由高到低依次加入到熔炼炉中进行熔炼，熔炼温度控制在1550摄氏度间，熔炼时间为30分钟，并在各辅料加入时，严格控制温度的改变，完成后，备用；
S5、模具预处理：将刀柄模具内表面喷涂金属涂料，增加了金属液的流动性，并且进行多次喷涂料，以使得金属涂料的厚度为1毫米；
S6、模具预热：通过加热装置给刀柄模具加热，使得刀柄模具的温度达到300℃，加热时，应使模具各处模温基本保持一致，提高放热效率及模具寿命；
S7、将S6中处理后的刀柄模具放入到铸造成型装置中，并将S4中形成的金属液浇注到刀柄模具，浇注过程中的温度为1000摄氏度，金属液的流速为10m/s；
S8、铸造成型：将S7中进入到刀柄模具的金属液，进行风干，风干时间为10分钟，通过铸造机进行铸造，铸造时应保持刀柄模具上有5-9个透气孔，使得刀柄模具内的空气能够流出，铸造时间为30分钟，完成后，取出；
S9、淬火处理：将S8中铸造成型的刀柄进行淬火处理，淬火温度为850摄氏度，淬火时间为15分钟；
S10、冷却出模：将经过铸造的刀柄由刀柄模具内取出，且对其进行冷却；
S11、细节处理：待刀柄冷却完成后，对刀柄多出的边角进行修理，将产品合格率控制在一定范围内；
S12、强度测试：将S11中处理后的刀柄试样放置在拉伸试验机上，匀速缓慢地向试样两端施加轴向静拉力，直至拉断为止，从而来测量刀柄拉伸强度；
S13、合格后，即为高强度刀柄。
实施例2
一种高强度刀柄的制备工艺，包括如下步骤：
S1、原料准备：其原料按重量份如下：碳0.25份、硅0.06份、钒0.09份、硫0.04份、钛0.10份、磷0.03份、镍0.13份、铜0.10份、锰0.11份、铬0.16份与铁82份；
S2、准备金属原料：将S1中需要的各组分材料分别称重，且称重过程中产生的重量误差应小于千分之零点五，完成后，备用；
S3、熔炼设备的处理：将熔炼炉中残留的上次熔炼产生的残渣清理干净，清理后，向熔炼炉内通入水，冲洗3-5次后，并对其进行风干处理，避免熔炼炉中的残渣对熔炼造成影响，然后给熔炼炉预热，且预热温度为150摄氏度间；
S4、金属熔融：将铁原料放入到熔炼炉中进行熔炼，铁原料融化后，按照碳、硅、钒、硫、钛、磷、镍、铜、锰与铬材料的熔点由高到低依次加入到熔炼炉中进行熔炼，熔炼温度控制在1600摄氏度间，熔炼时间为32分钟，并在各辅料加入时，严格控制温度的改变，完成后，备用；
S5、模具预处理：将刀柄模具内表面喷涂金属涂料，增加了金属液的流动性，并且进行多次喷涂料，以使得金属涂料的厚度为2毫米；
S6：模具预热：通过加热装置给刀柄模具加热，使得刀柄模具的温度达到320℃，加热时，应使模具各处模温基本保持一致，提高放热效率及模具寿命；
S7、将S6中处理后的刀柄模具放入到铸造成型装置中，并将S4中形成的金属液浇注到刀柄模具，浇注过程中的温度为1100摄氏度，金属液的流速为15m/s；
S8、铸造成型：将S7中进入到刀柄模具的金属液，进行风干，风干时间为11分钟，通过铸造机进行铸造，铸造时应保持刀柄模具上有5-9个透气孔，使得刀柄模具内的空气能够流出，铸造时间为35分钟，完成后，取出；
S9、淬火处理：将S8中铸造成型的刀柄进行淬火处理，淬火温度为870摄氏度，淬火时间为16分钟；
S10、冷却出模：将经过铸造的刀柄由刀柄模具内取出，且对其进行冷却；
S11、细节处理：待刀柄冷却完成后，对刀柄多出的边角进行修理，将产品合格率控制在一定范围内；
S12、强度测试：将S11中处理后的刀柄试样放置在拉伸试验机上，匀速缓慢地向试样两端施加轴向静拉力，直至拉断为止，从而来测量刀柄拉伸强度；
S13、合格后，即为高强度刀柄。
实施例3
一种高强度刀柄的制备工艺，包括如下步骤：
S1、原料准备：其原料按重量份如下：碳0.3份、硅0.07份、钒0.10份、硫0.05份、钛0.12份、磷0.04份、镍0.14份、铜0.11份、锰0.13份、铬0.17份与铁84份；
S2、准备金属原料：将S1中需要的各组分材料分别称重，且称重过程中产生的重量误差应小于千分之零点五，完成后，备用；
S3、熔炼设备的处理：将熔炼炉中残留的上次熔炼产生的残渣清理干净，清理后，向熔炼炉内通入水，冲洗3-5次后，并对其进行风干处理，避免熔炼炉中的残渣对熔炼造成影响，然后给熔炼炉预热，且预热温度为180摄氏度间；
S4、金属熔融：将铁原料放入到熔炼炉中进行熔炼，铁原料融化后，按照碳、硅、钒、硫、钛、磷、镍、铜、锰与铬材料的熔点由高到低依次加入到熔炼炉中进行熔炼，熔炼温度控制在1650摄氏度间，熔炼时间为38分钟，并在各辅料加入时，严格控制温度的改变，完成后，备用；
S5、模具预处理：将刀柄模具内表面喷涂金属涂料，增加了金属液的流动性，并且进行多次喷涂料，以使得金属涂料的厚度为3毫米；
S6、模具预热：通过加热装置给刀柄模具加热，使得刀柄模具的温度达到400℃，加热时，应使模具各处模温基本保持一致，提高放热效率及模具寿命；
S7：将S6中处理后的刀柄模具放入到铸造成型装置中，并将S4中形成的金属液浇注到刀柄模具，浇注过程中的温度为1300摄氏度，金属液的流速为25m/s；
S8、铸造成型：将S7中进入到刀柄模具的金属液，进行风干，风干时间为13分钟，通过铸造机进行铸造，铸造时应保持刀柄模具上有5-9个透气孔，使得刀柄模具内的空气能够流出，铸造时间为40分钟，完成后，取出；
S9、淬火处理：将S8中铸造成型的刀柄进行淬火处理，淬火温度为900摄氏度，淬火时间为18分钟；
S10、冷却出模：将经过铸造的刀柄由刀柄模具内取出，且对其进行冷却；
S11、细节处理：待刀柄冷却完成后，对刀柄多出的边角进行修理，将产品合格率控制在一定范围内；
S12、强度测试：将S11中处理后的刀柄试样放置在拉伸试验机上，匀速缓慢地向试样两端施加轴向静拉力，直至拉断为止，从而来测量刀柄拉伸强度；
S13、合格后，即为高强度刀柄。
实施例4
一种高强度刀柄的制备工艺，包括如下步骤：
S1、原料准备：其原料按重量份如下：碳0.4份、硅0.08份、钒0.11份、硫0.06份、钛0.16份、磷0.06份、镍0.15份、铜0.12份、锰0.14份、铬0.18份与铁88份；
S2、准备金属原料：将S1中需要的各组分材料分别称重，且称重过程中产生的重量误差应小于千分之零点五，完成后，备用；
S3、熔炼设备的处理：将熔炼炉中残留的上次熔炼产生的残渣清理干净，清理后，向熔炼炉内通入水，冲洗3-5次后，并对其进行风干处理，避免熔炼炉中的残渣对熔炼造成影响，然后给熔炼炉预热，且预热温度为270摄氏度间；
S4、金属熔融：将铁原料放入到熔炼炉中进行熔炼，铁原料融化后，按照碳、硅、钒、硫、钛、磷、镍、铜、锰与铬材料的熔点由高到低依次加入到熔炼炉中进行熔炼，熔炼温度控制在1800摄氏度间，熔炼时间为42分钟，并在各辅料加入时，严格控制温度的改变，完成后，备用；
S5、模具预处理：将刀柄模具内表面喷涂金属涂料，增加了金属液的流动性，并且进行多次喷涂料，以使得金属涂料的厚度为4毫米；
S6、模具预热：通过加热装置给刀柄模具加热，使得刀柄模具的温度达到420℃，加热时，应使模具各处模温基本保持一致，提高放热效率及模具寿命；
S7、将S6中处理后的刀柄模具放入到铸造成型装置中，并将S4中形成的金属液浇注到刀柄模具，浇注过程中的温度为1400摄氏度，金属液的流速为32m/s；
S8、铸造成型：将S7中进入到刀柄模具的金属液，进行风干，风干时间为14分钟，通过铸造机进行铸造，铸造时应保持刀柄模具上有5-9个透气孔，使得刀柄模具内的空气能够流出，铸造时间为45分钟，完成后，取出；
S9、淬火处理：将S8中铸造成型的刀柄进行淬火处理，淬火温度为920摄氏度，淬火时间为19分钟；
S10、冷却出模：将经过铸造的刀柄由刀柄模具内取出，且对其进行冷却；
S11、细节处理：待刀柄冷却完成后，对刀柄多出的边角进行修理，将产品合格率控制在一定范围内；
S12、强度测试：将S11中处理后的刀柄试样放置在拉伸试验机上，匀速缓慢地向试样两端施加轴向静拉力，直至拉断为止，从而来测量刀柄拉伸强度；
S13、合格后，即为高强度刀柄。
实施例5
一种高强度刀柄的制备工艺，包括如下步骤：
S1、原料准备：其原料按重量份如下：碳0.5份、硅0.09份、钒0.12份、硫0.07份、钛0.18份、磷0.07份、镍0.16份、铜0.13份、锰0.15份、铬0.19份与铁90份；
S2、准备金属原料：将S1中需要的各组分材料分别称重，且称重过程中产生的重量误差应小于千分之零点五，完成后，备用；
S3、熔炼设备的处理：将熔炼炉中残留的上次熔炼产生的残渣清理干净，清理后，向熔炼炉内通入水，冲洗3-5次后，并对其进行风干处理，避免熔炼炉中的残渣对熔炼造成影响，然后给熔炼炉预热，且预热温度为300摄氏度间；
S4、金属熔融：将铁原料放入到熔炼炉中进行熔炼，铁原料融化后，按照碳、硅、钒、硫、钛、磷、镍、铜、锰与铬材料的熔点由高到低依次加入到熔炼炉中进行熔炼，熔炼温度控制在1950摄氏度间，熔炼时间为45分钟，并在各辅料加入时，严格控制温度的改变，完成后，备用；
S5、模具预处理：将刀柄模具内表面喷涂金属涂料，增加了金属液的流动性，并且进行多次喷涂料，以使得金属涂料的厚度为5毫米；
S6、模具预热：通过加热装置给刀柄模具加热，使得刀柄模具的温度达到450℃，加热时，应使模具各处模温基本保持一致，提高放热效率及模具寿命；
S7、将S6中处理后的刀柄模具放入到铸造成型装置中，并将S4中形成的金属液浇注到刀柄模具，浇注过程中的温度为1500摄氏度，金属液的流速为35m/s；
S8、铸造成型：将S7中进入到刀柄模具的金属液，进行风干，风干时间为10-15分钟，通过铸造机进行铸造，铸造时应保持刀柄模具上有5-9个透气孔，使得刀柄模具内的空气能够流出，铸造时间为50分钟，完成后，取出；
S9、淬火处理：将S8中铸造成型的刀柄进行淬火处理，淬火温度为950摄氏度，淬火时间为20分钟；
S10、冷却出模：将经过铸造的刀柄由刀柄模具内取出，且对其进行冷却；
S11、细节处理：待刀柄冷却完成后，对刀柄多出的边角进行修理，将产品合格率控制在一定范围内；
S12、强度测试：将S11中处理后的刀柄试样放置在拉伸试验机上，匀速缓慢地向试样两端施加轴向静拉力，直至拉断为止，从而来测量刀柄拉伸强度；
S13、合格后，即为高强度刀柄。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种高强度刀柄的制备工艺，其特征在于：包括如下步骤：
S1、原料准备：其原料按重量份如下：碳0.2-0.5份、硅0.05-0.09份、钒0.08-0.12份、硫0.03-0.07份、钛0.08-0.18份、磷0.02-0.07份、镍0.12-0.16份、铜0.09-0.13份、锰0.1-0.15份、铬0.15-0.19份与铁80-90份；
S2、准备金属原料：将S1中需要的各组分材料分别称重，且称重过程中产生的重量误差应小于千分之零点五，完成后，备用；
S3、熔炼设备的处理：将熔炼炉中残留的上次熔炼产生的残渣清理干净，清理后，向熔炼炉内通入水，冲洗3-5次后，并对其进行风干处理，避免熔炼炉中的残渣对熔炼造成影响，然后给熔炼炉预热，且预热温度为100-300摄氏度间；
S4、金属熔融：将铁原料放入到熔炼炉中进行熔炼，铁原料融化后，按照碳、硅、钒、硫、钛、磷、镍、铜、锰与铬材料的熔点由高到低依次加入到熔炼炉中进行熔炼，熔炼温度控制在1550-1950摄氏度间，熔炼时间为30-45分钟，并在各辅料加入时，严格控制温度的改变，完成后，备用；
S5、模具预处理：将刀柄模具内表面喷涂金属涂料，增加了金属液的流动性，并且进行多次喷涂料，以使得金属涂料的厚度为1-5毫米；
S6、模具预热：通过加热装置给刀柄模具加热，使得刀柄模具的温度达到300-450℃，加热时，应使模具各处模温基本保持一致，提高放热效率及模具寿命；
S7、将S6中处理后的刀柄模具放入到铸造成型装置中，并将S4中形成的金属液浇注到刀柄模具，浇注过程中的温度为1000-1500摄氏度，金属液的流速为10-35m/s；
S8、铸造成型：将S7中进入到刀柄模具的金属液，进行风干，风干时间为10-15分钟，通过铸造机进行铸造，铸造时应保持刀柄模具上有5-9个透气孔，使得刀柄模具内的空气能够流出，铸造时间为30-50分钟，完成后，取出；
S9、淬火处理：将S8中铸造成型的刀柄进行淬火处理，淬火温度为850-950摄氏度，淬火时间为15-20分钟；
S10、冷却出模：将经过铸造的刀柄由刀柄模具内取出，且对其进行冷却；
S11、细节处理：待刀柄冷却完成后，对刀柄多出的边角进行修理，将产品合格率控制在一定范围内；
S12、强度测试：将S11中处理后的刀柄试样放置在拉伸试验机上，匀速缓慢地向试样两端施加轴向静拉力，直至拉断为止，从而来测量刀柄拉伸强度；
S13、合格后，即为高强度刀柄。
2.根据权利要求1所述的高强度刀柄的制备工艺，其特征在于：所述碳、硅、钒、硫、钛、磷、镍、铜、锰与铬在使用前均经过清洗，以满足加工的需求。
3.根据权利要求1所述的高强度刀柄的制备工艺，其特征在于：所述碳含量增加，能够增加刀柄的屈服点和抗拉强度升高，硅能显著提高刀柄的弹性极限、屈服点和抗拉强度，锰有较高的强度和硬度，提高钢的淬性，改善钢的热加工性能。
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