CN112899676A - 一种梯度功能模切刀刀刃的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种梯度功能模切刀刀刃的制备方法,属于激光熔覆加工技术领域,其特点在于利用熔覆性能稳定的激光器(1200‑2000W),模切刀面上熔覆三层熔覆层。第一层为基层,所述基层材料为100.00%Ni60A粉末,熔覆三道熔覆层,在上述三道熔覆层之间再熔覆两道填充层,形成基层。第二层为介质层,所述介质层材料为87.20%Ni60A粉末、6.60%Co粉末及6.20%WC粉末,在基层的基础上熔覆两道熔覆层,两道熔覆层之间再熔覆一道填充层,形成介质层;第三层为刀尖层,所述刀尖层材料为82.30%Ni60A粉末、2.50%Co粉末及15.20%WC粉末;本发明对现有的激光熔覆技术进行控制改进,使之适用于梯度功能模切刀刀具的制备。
Description
技术领域
本发明属于模切刀刀具加工领域,特别涉及一种梯度功能模切刀刀刃的制备方法。
背景技术
模切工艺是印刷品后期加工的一种裁切工艺,模切工艺可以把印刷品或者其他纸制品按照事先设计好的图形进行制作成模切刀版进行裁切,从而使印刷品的形状不再局限于直边直角。模切生产用模切刀可以根据产品图样,在压力的作用下,将印刷品轧切成所需形状。例如创口贴、口罩等。模切刀刀具是加工在直径200-500mm范围内的模切辊上,但其存在的问题在于,刀刃是加工固定在模切辊上,一旦刀刃出现磨损、毁坏的情况,意味着整根模切辊一起报废,造成极大的浪费。激光熔覆技术是一种先进的表面改性技术,在基体表面上熔覆材料,经激光辐照使之和基体表面薄层同时熔化,并快速凝固后形成稀释度极低并与基体材料成冶金结合的表面涂层,从而显著改善基体材料表面的耐磨、耐蚀、耐热、抗氧化及电器特性等的工艺方法。将激光熔覆技术的可控性应用于模切刀刃的加工具有广阔的前景,但目前针对于材料选取、激光熔覆方式尚没有行之有效的解决方案。
为了解决上述现有技术问题的不足,本发明公开了一种梯度功能模切刀刀刃的制备方法,属于激光熔覆加工技术领域,其特点在于利用熔覆性能稳定的激光器(1200-2000W),模切刀面上熔覆三层熔覆层。第一层为基层,所述基层材料为100.00%Ni60A粉末,熔覆三道熔覆层,在上述三道熔覆层之间再熔覆两道填充层,形成基层。第二层为介质层,所述介质层材料为87.20%Ni60A粉末、6.60%Co粉末及6.20%WC粉末,在基层的基础上熔覆两道熔覆层,两道熔覆层之间再熔覆一道填充层,形成介质层;第三层为刀尖层,所述刀尖层材料为82.30%Ni60A粉末、2.50%Co粉末及15.20%WC粉末;本发明对现有的激光熔覆技术进行控制改进,使之适用于梯度功能模切刀刀具的制备。
发明内容
(一)要解决的技术问题
为了解决上述现有技术问题的不足,本发明公开了一种梯度功能模切刀刀刃的制备方法,属于激光熔覆加工技术领域,其特点在于利用熔覆性能稳定的激光器(1200-2000W),模切刀面上熔覆三层熔覆层。第一层为基层,所述基层材料为100.00%Ni60A粉末,熔覆三道熔覆层,在上述三道熔覆层之间再熔覆两道填充层,形成基层。第二层为介质层,所述介质层材料为87.20%Ni60A粉末、6.60%Co粉末及6.20%WC粉末,在基层的基础上熔覆两道熔覆层,两道熔覆层之间再熔覆一道填充层,形成介质层;第三层为刀尖层,所述刀尖层材料为82.30%Ni60A粉末、2.50%Co粉末及15.20%WC粉末;本发明对现有的激光熔覆技术进行控制改进,使之适用于梯度功能模切刀刀具的制备。
(二)技术方案
本发明通过如下技术方案实现:
一种梯度功能模切刀刀刃的制备方法,模切刀面上熔覆三层熔覆层:基层、介质层、刀尖层;采用激光熔覆工艺,其三层熔覆层分别设定的激光器功率为:1200W-2000W;单层熔覆厚度为4mm-6mm;光斑直径为1.8mm-2.2mm;扫描速度为2mm/s-10mm/s;搭接率为8%-12%;保护器流量为0.1-0.4m3/h;送粉量为20-100g/min。
进一步的,所述基层为第一层;所述基层材料为100%Ni60A粉末,Ni60A粉末粒径为200目-300目;在模切刀表面熔覆三道熔覆层,在上述三道熔覆层之间再熔覆两道填充层,形成基层;所述基层的工艺参数如下:
激光功率:1300.0W;
光斑直径:2.2mm;
送粉量:70.0g/min;
熔覆速度:4.0mm/s;
搭接率:12.0%;
熔覆厚度:6.0mm;
保护器流量:0.2m3/h。
进一步的,所述介质层为第二层,所述介质层材料为87.20%Ni60A粉末、6.60%Co粉末及6.20%WC粉末;Ni60A粉末粒径为200-300目,Co粉末粒径为200-300目,WC粉末为纳米粉末;在基层的基础上熔覆两道熔覆层,两道熔覆层之间再熔覆一道填充层,形成介质层;所述介质层工艺参数如下:
激光功率:1600.0W;
光斑直径:2.0mm;
送粉量:50.0g/min;
熔覆速度:2.0mm/s;
搭接率:8.0%;
熔覆厚度:4.0mm;
保护器流量:0.2m3/h。
进一步的,所述刀尖层为第三层,所述刀尖层材料为82.30%Ni60A粉末、2.50%Co粉末及15.20%WC粉末;Ni60A粉末粒径为200-300目,Co粉末粒径为200-300目,WC粉末为纳米粉末;在介质层的基础上熔覆一道,形成刀尖层;所述刀尖层工艺参数如下:
激光功率:1800.0W;
光斑直径:1.8mm;
送粉量:60.0g/min;
熔覆速度:2.0mm/s;
搭接率:10.0%;
熔覆厚度:5.0mm;
保护器流量:0.4m3/h。
进一步的,所述激光熔覆工艺加工时,熔覆头与模切刀刀面保持85°-89°范围内,熔覆头两端设有两个高精度测距装置,用以实时监测熔覆头与模切刀刀面的距离,根据两个高精度测距装置所得到的数据以及两测距装置之间的长度,自动计算偏移角度,再根据偏移角度实时反馈至熔覆机器人主控装置对加工角度进行实时补偿85°-89°范围内;其计算公式如下:Y=arctan(X/A),A=B/2;
其中Y为偏移角度,X为两个高精度测距装置所测得结果的高度差A为两测距装置之间的距离的二分之一,B为两测距装置之间的距离。
进一步的,所述Y、X、A、B各数值取小数点后两位。
(三)有益效果
本发明相对于现有技术,具有以下有益效果:
为了解决上述现有技术问题的不足,本发明公开了一种梯度功能模切刀刀刃的制备方法,属于激光熔覆加工技术领域,其特点在于利用熔覆性能稳定的激光器(1200-2000W),模切刀面上熔覆三层熔覆层。第一层为基层,所述基层材料为100.00%Ni60A粉末,熔覆三道熔覆层,在上述三道熔覆层之间再熔覆两道填充层,形成基层。第二层为介质层,所述介质层材料为87.20%Ni60A粉末、6.60%Co粉末及6.20%WC粉末,在基层的基础上熔覆两道熔覆层,两道熔覆层之间再熔覆一道填充层,形成介质层;第三层为刀尖层,所述刀尖层材料为82.30%Ni60A粉末、2.50%Co粉末及15.20%WC粉末;本发明对现有的激光熔覆技术进行控制改进,使之适用于梯度功能模切刀刀具的制备。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述,本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显:
图1为本发明的示意图;
图2为面膜模切刀示意图;
图3为本发明实施例面膜模切刀刀刃剖视图;
图4为本发明实施例面膜模切刀刀刃熔覆层划分图;
图5为本发明的偏移角补偿示意图;
图6为本发明实施例工作示意图;
图中:模切辊(1)、基层(2)、介质层(3)、刀尖层(4)、激光熔覆头(5)、加工支架(6)、激光器(7)、送粉器(8)、机械臂(9)。
具体实施方式
请参阅图1、图2、图3、图4、图5与图6,一种梯度功能模切刀刀刃的制备方法,模切刀面上熔覆三层熔覆层:基层、介质层、刀尖层;采用激光熔覆工艺,其三层熔覆层分别设定的激光器功率为:1200W-2000W;单层熔覆厚度为4mm-6mm;光斑直径为1.8mm-2.2mm;扫描速度为2mm/s-10mm/s;搭接率为8%-12%;保护器流量为0.1-0.4m3/h;送粉量为20-100g/min。
其中,所述基层为第一层;所述基层材料为100%Ni60A粉末,Ni60A粉末粒径为200目-300目;在模切刀表面熔覆三道熔覆层,在上述三道熔覆层之间再熔覆两道填充层,形成基层;所述基层的工艺参数如下:
激光功率:1300.0W;
光斑直径:2.2mm;
送粉量:70.0g/min;
熔覆速度:4.0mm/s;
搭接率:12.0%;
熔覆厚度:6.0mm;
保护器流量:0.2m3/h。
其中,所述介质层为第二层,所述介质层材料为87.20%Ni60A粉末、6.60%Co粉末及6.20%WC粉末;Ni60A粉末粒径为200-300目,Co粉末粒径为200-300目,WC粉末为纳米粉末;在基层的基础上熔覆两道熔覆层,两道熔覆层之间再熔覆一道填充层,形成介质层;所述介质层工艺参数如下:
激光功率:1600.0W;
光斑直径:2.0mm;
送粉量:50.0g/min;
熔覆速度:2.0mm/s;
搭接率:8.0%;
熔覆厚度:4.0mm;
保护器流量:0.2m3/h。
其中,所述刀尖层为第三层,所述刀尖层材料为82.30%Ni60A粉末、2.50%Co粉末及15.20%WC粉末;Ni60A粉末粒径为200-300目,Co粉末粒径为200-300目,WC粉末为纳米粉末;在介质层的基础上熔覆一道,形成刀尖层;所述刀尖层工艺参数如下:
激光功率:1800.0W;
光斑直径:1.8mm;
送粉量:60.0g/min;
熔覆速度:2.0mm/s;
搭接率:10.0%;
熔覆厚度:5.0mm;
保护器流量:0.4m3/h。
其中,所述激光熔覆工艺加工时,熔覆头与模切刀刀面保持85°-89°范围内,熔覆头两端设有两个高精度测距装置,用以实时监测熔覆头与模切刀刀面的距离,根据两个高精度测距装置所得到的数据以及两测距装置之间的长度,自动计算偏移角度,再根据偏移角度实时反馈至熔覆机器人主控装置对加工角度进行实时补偿85°-89°范围内;其计算公式如下:Y=arctan(X/A),A=B/2;
其中Y为偏移角度,X为两个高精度测距装置所测得结果的高度差A为两测距装置之间的距离的二分之一,B为两测距装置之间的距离。
其中,所述Y、X、A、B各数值取小数点后两位。
工作原理:
如图2所示,该模切刀具用于加工面膜;图3为刀刃的截面图,其刀刃为底6mm高6mm的三角形;如图2、4所示将刀刃分解为三层:基层、介质层、刀尖层。基层的材料为Ni60A粉末,用于与模切辊形成冶金结合,保证刀刃在使用过程中不会出现脱落,同时保证刀刃基层的硬度。介质层的材料为87.20%Ni60A粉末、6.60%Co粉末及6.20%WC粉末,Ni60A用于保证介质层与基层形成良好的粘结,Co粉末用于保证介质层中WC与Ni60A良好结合,纳米WC粉末细化晶体的同时大幅度提高刀刃介质层硬度。刀尖层为第三层,刀尖层材料为82.30%Ni60A粉末、2.50%Co粉末及15.20%WC粉末,Ni60A用于保证介质层与基层形成良好的粘结,Co粉末用于保证介质层中WC与Ni60A良好结合,纳米WC粉末细化晶体的同时大幅度提高刀刃介质层硬度。通过硬度梯度变化以及多种粉末复合辅助增强刀刃的性能,最终在保证工业要求的同时大幅度提高刀刃的寿命。如图5所示,为计算偏移角的示意图;如图6所示,为本实施例的实际工作情况示意图。
本发明的控制方式是通过人工启动和关闭开关来控制,动力元件的接线图与电源的提供属于本领域的公知常识,并且本发明主要用来保护机械装置,所以本发明不再详细解释控制方式和接线布置。
本发明的控制方式是通过控制器来自动控制,控制器的控制电路通过本领域的技术人员简单编程即可实现,电源的提供也属于本领域的公知常识,并且本发明主要用来保护机械装置,所以本发明不再详细解释控制方式和电路连接。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点,对于本领域技术人员而言,显然本发明不限于上述示范性实施例的细节,而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下,能够以其他的具体形式实现本发明。因此,无论从哪一点来看,均应将实施例看作是示范性的,而且是非限制性的,本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定,因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外,应当理解,虽然本说明书按照实施方式加以描述,但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案,说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见,本领域技术人员应当将说明书作为一个整体,各实施例中的技术方案也可以经适当组合,形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (6)
1.一种梯度功能模切刀刀刃的制备方法,其特征在于:模切刀面上熔覆三层熔覆层:基层、介质层、刀尖层;采用激光熔覆工艺,其三层熔覆层分别设定的激光器功率为:1200W-2000W;单层熔覆厚度为4mm-6mm;光斑直径为1.8mm-2.2mm;扫描速度为2mm/s-10mm/s;搭接率为8%-12%;保护器流量为0.1-0.4m3/h;送粉量为20-100g/min。
2.根据权利要求1所述的一种梯度功能模切刀刀刃的制备方法,其特征在于:所述基层为第一层;所述基层材料为100%Ni60A粉末,Ni60A粉末粒径为200目-300目;在模切刀表面熔覆三道熔覆层,在上述三道熔覆层之间再熔覆两道填充层,形成基层;所述基层的工艺参数如下:
激光功率:1300.0W;
光斑直径:2.2mm;
送粉量:70.0g/min;
熔覆速度:4.0mm/s;
搭接率:12.0%;
熔覆厚度:6.0mm;
保护器流量:0.2m3/h。
3.根据权利要求1所述的一种梯度功能模切刀刀刃的制备方法,其特征在于:所述介质层为第二层,所述介质层材料为87.20%Ni60A粉末、6.60%Co粉末及6.20%WC粉末;Ni60A粉末粒径为200-300目,Co粉末粒径为200-300目,WC粉末为纳米粉末;在基层的基础上熔覆两道熔覆层,两道熔覆层之间再熔覆一道填充层,形成介质层;所述介质层工艺参数如下:
激光功率:1600.0W;
光斑直径:2.0mm;
送粉量:50.0g/min;
熔覆速度:2.0mm/s;
搭接率:8.0%;
熔覆厚度:4.0mm;
保护器流量:0.2m3/h。
4.根据权利要求1所述的一种梯度功能模切刀刀刃的制备方法,其特征在于:所述刀尖层为第三层,所述刀尖层材料为82.30%Ni60A粉末、2.50%Co粉末及15.20%WC粉末;Ni60A粉末粒径为200-300目,Co粉末粒径为200-300目,WC粉末为纳米粉末;在介质层的基础上熔覆一道,形成刀尖层;所述刀尖层工艺参数如下:
激光功率:1800.0W;
光斑直径:1.8mm;
送粉量:60.0g/min;
熔覆速度:2.0mm/s;
搭接率:10.0%;
熔覆厚度:5.0mm;
保护器流量:0.4m3/h。
5.根据权利要求1所述的一种梯度功能模切刀刀刃的制备方法,其特征在于:所述激光熔覆工艺加工时,熔覆头与模切刀刀面保持85°-89°范围内,熔覆头两端设有两个高精度测距装置,用以实时监测熔覆头与模切刀刀面的距离,根据两个高精度测距装置所得到的数据以及两测距装置之间的长度,自动计算偏移角度,再根据偏移角度实时反馈至熔覆机器人主控装置对加工角度进行实时补偿85°-89°范围内;其计算公式如下:Y=arctan(X/A),A=B/2;
其中Y为偏移角度,X为两个高精度测距装置所测得结果的高度差A为两测距装置之间的距离的二分之一,B为两测距装置之间的距离。
6.根据权利要求5所述的一种梯度功能模切刀刀刃的制备方法,其特征在于:所述Y、X、A、B各数值取小数点后两位。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
WW01 | Invention patent application withdrawn after publication |
Application publication date: 20210604 |
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WW01 | Invention patent application withdrawn after publication |