CN107695638A - 一种复合材料热剪刀片的制造方法 - Google Patents

一种复合材料热剪刀片的制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种复合材料热剪刀片的制造方法，涉及刀具加工技术领域。本发明包括热剪刀片原材料加工；毛坯退火处理；毛坯粗机加工；毛坯淬火处理；毛坯回火处理；毛坯粗加工；对粗加工后的毛坯精加工，刀头段的各成分的重量百分比为：C：4.98％；Mn：0.25％；S≤0.025％；P≤0.028％；Cr：3.97％；Ni≤0.30％；V：1.85％；Mo：5.39％；W:6.43％；其余为Fe。本发明通过刀柄坯料和刀头段采用不同材料，加工成复合材料热剪刀片，分别调整刀柄坯料和刀头段的成分含量配比，提高刀具加工精度；提高刀具的耐磨性及抗冲击性能；节约原材料，合理使用材料，使刀具的硬度更加均匀。

Description

一种复合材料热剪刀片的制造方法
技术领域
本发明属于刀具加工技术领域，特别是涉及一种复合材料热剪刀片的制造方法。
背景技术
机械零件的材质、形状、技术要求和加工工艺的多样性，客观上要求进行加工的刀具具有不同的结构和切削性能。因此，生产中所使用的刀具的种类很多。车刀是金属切削加工中应用最广的一种刀具，它可以在车床上加工外圆、端平面、螺纹、内孔，也可用于切槽和切断等。车刀在结构上可分为整体车刀、焊接装配式车刀和机械夹固刀片的车刀。机械夹固刀片的车刀又可分为机床车刀和可转位车刀。机械夹固车刀的切削性能稳定，工人不必磨刀，所以在现代生产中应用越来越多。
传统的机械研磨方法制造刀具时，因研磨线速度高，局部压力大，对刀具表面及刃口冲击剧烈，不可避免地会导致刀具表面产生微小沟纹和较厚的加工变质层，且刀刃锯齿较大，从而限制了刀具质量的进一步提高，随着超精密加工技术的不断发展以及加工精度的不断提高，对刀具的精度及质量要求也更加苛刻，并且刀具表面变质层的厚度将直接影响刀具的寿命与零件的加工质量，因此，提供一种复合材料热剪刀片的制造方法，解决上述问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种复合材料热剪刀片的制造方法，通过刀柄坯料和刀头段采用不同材料，加工成复合材料热剪刀片，分别调整刀柄坯料和刀头段的成分含量配比，解决了现有的刀具加工精度低、刀具的耐磨性低及抗冲击性能差的问题。
为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明为一种复合材料热剪刀片的制造方法，包括如下步骤：
步骤1、热剪刀片原材料加工：(1)、将金属坯料切割成长方体状刀柄坯料，在所述刀柄坯料上浇注有刀头段形成刀片坯料，对刀片坯料进行高温锻造；所述高温锻造步骤如下：将刀片坯料放入加热炉中加热至1100～1250℃，升温速度为8～10℃/min，保温110～120分钟；保温出炉后将刀片坯料锻造为毛坯；所述刀柄坯料的各成分的重量百分比为：C：2.84～3.25％；Mn：0.15～0.40％；Zr：0.03～0.043％；P：0.02～0.03％；Cr：3.65～4.35％；Ti：0.03～0.30％；V：1.68～2.23％；Mo：4.53～5.56％；W：5.51～6.77％；V：1.60～2.20％；Nb：0.027～0.038％；其余为Fe；所述刀头段的各成分的重量百分比为：C：4.58～5.21％；Mn：0.18～0.37％；S≤0.025％；P≤0.028％；Cr：3.85～4.28％；Ni≤0.30％；V：1.75～2.16％；Mo：4.53～5.47％；W:5.53～6.71％；其余为Fe；
步骤2、毛坯退火处理：将步骤1中的毛坯装入退火炉并升温至280～300℃，其升温速率为4～8℃/min，保温35～40分钟；以6～10℃/min的升温速率，升温至600～650℃，保温20～25分钟；以10～15℃/min的升温速率，升温至900～930℃；保温35～50分钟，在退火炉中冷却至500～520℃后进行空冷；
步骤3、毛坯粗机加工：将步骤2所得的刀头段前端切削成刀片状，使其成型为车刀刀头；
步骤4、毛坯淬火处理：(1)将步骤3所得的毛坯放入箱式炉内升温至810～850℃，其升温速率为15～20℃/min，保温160～180分钟，随炉冷却至480～500℃，出炉空冷；(2)在硝盐炉中加入工业亚硝酸钠；并以10～12℃/min的升温速率升温至1000～1050℃；将步骤(1)中所得的毛坯放入硝盐炉中，硝盐炉内继续加热至1150～1200℃，保温16～18分钟；(3)将步骤(2)中刀片取出，放入淬火油中淬火，在淬火油中的停留时间为15～20分钟；
步骤5、毛坯回火处理：将步骤4所得的毛坯放入硝盐炉中回火，硝盐炉内的工业亚硝酸钠在5小时内升温至580～590℃，毛坯在硝盐炉内保温200～220分钟，然后空冷；检测刀片的硬度值，硬度值控制在58～63HRC；
步骤6、毛坯粗加工：将步骤5所得的毛坯装在平面磨床上，用砂轮外圆进行端面磨削，加工为成型面；
步骤7、对粗加工后的毛坯精加工：对毛坯的刀柄段进行精加工；对毛坯的刀头段进行精加工，得到刀头段的成品；得到车刀的成品。
进一步地，所述刀柄坯料的各成分的重量百分比为：C：2.96％；Mn：0.32％；Zr：0.038％；P：0.027％；Cr：4.17％；Ti：0.22％；V：1.96％；Mo：5.09％；W：6.48％；V：1.96％；Nb：0.031％；其余为Fe。
进一步地，所述刀头段的的各成分的重量百分比为：C：4.98％；Mn：0.25％；S≤0.025％；P≤0.028％；Cr：3.97％；Ni≤0.30％；V：1.85％；Mo：5.39％；W:6.43％；其余为Fe。
本发明具有以下有益效果：
本发明刀柄坯料和刀头段采用不同材料，加工成复合材料热剪刀片，分别调整刀柄坯料和刀头段的成分含量配比，提高刀具加工精度；提高刀具的耐磨性及抗冲击性能；节约原材料，合理使用材料，使刀具的硬度更加均匀。
当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明为一种复合材料热剪刀片的制造方法，包括如下步骤：
步骤1、热剪刀片原材料加工：(1)、将金属坯料切割成长方体状刀柄坯料，在所述刀柄坯料上浇注有刀头段形成刀片坯料，对刀片坯料进行高温锻造；所述高温锻造步骤如下：将刀片坯料放入加热炉中加热至1250℃，升温速度为8℃/min，保温110分钟；保温出炉后将刀片坯料锻造为毛坯；所述刀柄坯料的各成分的重量百分比为：C：2.84～3.25％；Mn：0.15～0.40％；Zr：0.03～0.043％；P：0.02～0.03％；Cr：3.65～4.35％；Ti：0.03～0.30％；V：1.68～2.23％；Mo：4.53～5.56％；W：5.51～6.77％；V：1.60～2.20％；Nb：0.027～0.038％；其余为Fe；所述刀头段的各成分的重量百分比为：C：4.58～5.21％；Mn：0.18～0.37％；S≤0.025％；P≤0.028％；Cr：3.85～4.28％；Ni≤0.30％；V：1.75～2.16％；Mo：4.53～5.47％；W:5.53～6.71％；其余为Fe；
步骤2、毛坯退火处理：将步骤1中的毛坯装入退火炉并升温至280℃，其升温速率为4℃/min，保温35分钟；以10℃/min的升温速率，升温至625℃，保温20分钟；以15℃/min的升温速率，升温至920℃；保温45分钟，在退火炉中冷却至520℃后进行空冷；
步骤3、毛坯粗机加工：将步骤2所得的刀头段前端切削成刀片状，使其成型为车刀刀头；
步骤4、毛坯淬火处理：(1)将步骤3所得的毛坯放入箱式炉内升温至820℃，其升温速率为15℃/min，保温180分钟，随炉冷却至500℃，出炉空冷；(2)在硝盐炉中加入工业亚硝酸钠；并以10℃/min的升温速率升温至1000℃；将步骤(1)中所得的毛坯放入硝盐炉中，硝盐炉内继续加热至1150℃，保温16分钟；(3)将步骤(2)中刀片取出，放入淬火油中淬火，在淬火油中的停留时间为15分钟；
步骤5、毛坯回火处理：将步骤4所得的毛坯放入硝盐炉中回火，硝盐炉内的工业亚硝酸钠在5小时内升温至580℃，毛坯在硝盐炉内保温200分钟，然后空冷；检测刀片的硬度值，硬度值控制在58HRC，进行回火处理时，硬度值每高1HRC，回火温度比上一次回火温度要高15℃，保温时间为上一次回火时间的0.8倍，然后空冷；最终控制毛坯硬度值为58HRC；
步骤6、毛坯粗加工：将步骤5所得的毛坯装在平面磨床上，用砂轮外圆进行端面磨削，加工为成型面；
步骤7、对粗加工后的毛坯精加工：对毛坯的刀柄段进行精加工；对毛坯的刀头段进行精加工，得到刀头段的成品；得到车刀的成品。
其中，刀柄坯料的各成分的重量百分比为：C：2.96％；Mn：0.32％；Zr：0.038％；P：0.027％；Cr：4.17％；Ti：0.22％；V：1.96％；Mo：5.09％；W：6.48％；V：1.96％；Nb：0.031％；其余为Fe。
其中，刀头段的的各成分的重量百分比为：C：4.98％；Mn：0.25％；S≤0.025％；P≤0.028％；Cr：3.97％；Ni≤0.30％；V：1.85％；Mo：5.39％；W:6.43％；其余为Fe。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (3)

1.一种复合材料热剪刀片的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1、热剪刀片原材料加工：
(1)、将金属坯料切割成长方体状刀柄坯料，在所述刀柄坯料上浇注有刀头段形成刀片坯料，对刀片坯料进行高温锻造；所述高温锻造步骤如下：
将刀片坯料放入加热炉中加热至1100～1250℃，升温速度为8～10℃/min，保温110～120分钟；保温出炉后将刀片坯料锻造为毛坯；
所述刀柄坯料的各成分的重量百分比为：C：2.84～3.25％；Mn：0.15～0.40％；Zr：0.03～0.043％；P：0.02～0.03％；Cr：3.65～4.35％；Ti：0.03～0.30％；V：1.68～2.23％；Mo：4.53～5.56％；W：5.51～6.77％；V：1.60～2.20％；Nb：0.027～0.038％；其余为Fe；
所述刀头段的各成分的重量百分比为：C：4.58～5.21％；Mn：0.18～0.37％；S≤0.025％；P≤0.028％；Cr：3.85～4.28％；Ni≤0.30％；V：1.75～2.16％；Mo：4.53～5.47％；W:5.53～6.71％；其余为Fe；
步骤2、毛坯退火处理：
将步骤1中的毛坯装入退火炉并升温至280～300℃，其升温速率为4～8℃/min，保温35～40分钟；以6～10℃/min的升温速率，升温至600～650℃，保温20～25分钟；以10～15℃/min的升温速率，升温至900～930℃；保温35～50分钟，在退火炉中冷却至500～520℃后进行空冷；
步骤3、毛坯粗机加工：
将步骤2所得的刀头段前端切削成刀片状，使其成型为车刀刀头；
步骤4、毛坯淬火处理：
(1)将步骤3所得的毛坯放入箱式炉内升温至810～850℃，其升温速率为15～20℃/min，保温160～180分钟，随炉冷却至480～500℃，出炉空冷；
(2)在硝盐炉中加入工业亚硝酸钠；并以10～12℃/min的升温速率升温至1000～1050℃；将步骤(1)中所得的毛坯放入硝盐炉中，硝盐炉内继续加热至1150～1200℃，保温16～18分钟；
(3)将步骤(2)中刀片取出，放入淬火油中淬火，在淬火油中的停留时间为15～20分钟；
步骤5、毛坯回火处理：
将步骤4所得的毛坯放入硝盐炉中回火，硝盐炉内的工业亚硝酸钠在5小时内升温至580～590℃，毛坯在硝盐炉内保温200～220分钟，然后空冷；
检测刀片的硬度值，硬度值控制在58～63HRC；
步骤6、毛坯粗加工：
将步骤5所得的毛坯装在平面磨床上，用砂轮外圆进行端面磨削，加工为成型面；
步骤7、对粗加工后的毛坯精加工：
对毛坯的刀柄段进行精加工；对毛坯的刀头段进行精加工，得到刀头段的成品；得到车刀的成品。
2.根据权利要求1所述的一种复合材料热剪刀片的制造方法，其特征在于，所述刀柄坯料的各成分的重量百分比为：C：2.96％；Mn：0.32％；Zr：0.038％；P：0.027％；Cr：4.17％；Ti：0.22％；V：1.96％；Mo：5.09％；W：6.48％；V：1.96％；Nb：0.031％；其余为Fe。
3.根据权利要求1所述的一种复合材料热剪刀片的制造方法，其特征在于，所述刀头段的的各成分的重量百分比为：C：4.98％；Mn：0.25％；S≤0.025％；P≤0.028％；Cr：3.97％；Ni≤0.30％；V：1.85％；Mo：5.39％；W:6.43％；其余为Fe。
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