CN219986419U - 一种硬质合金支撑体及超硬刀具 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种硬质合金支撑体及超硬刀具，包括硬质合金筒状外环层和硬质合金镂空同心环，所述硬质合金镂空同心环放置在所述硬质合金筒状外环层的型腔内；所述硬质合金镂空同心环包括若干内圆环和若干扇叶，若干所述内圆环在所述硬质合金筒状外环层的型腔内呈同心圆排布，所述扇叶沿径向贯穿若干所述内圆环设置；所述内圆环上均开设有多个圆环孔洞，所述扇叶上均开设有多个扇叶孔洞，所述硬质合金筒状外环层与所述硬质合金镂空同心环之间、若干所述内圆环之间、若干所述扇叶之间、所述圆环孔洞内和所述扇叶孔洞内形成用于装填超硬微粉和结合剂的成型腔体。该超硬刀具抗冲击性、韧性、耐磨性好，且超硬材料不易脱落。
Description
技术领域
本实用新型涉及超硬材料领域，具体的说，涉及了一种硬质合金支撑体及超硬刀具。
背景技术
超硬刀具具有强度高、切削寿命长、切削表面光洁度高的特点，被广泛的应用于航空航天、模具、汽车等高速高效精密磨削等领域。目前超硬刀具有焊接式和整体式两种刀具，其中焊接式是以硬质合金为基体，在其刃口上镶焊超硬材料聚晶复合片，主要应用于精加工。而整体式刀片是通体一种超硬材质，应用于粗加工和半精加工领域。但随着粗加工、精加工一把刀完成的要求提出后，需要对整体式和焊接式刀具进一步进行改进，使其具有较好的硬度、耐磨性和抗冲击性，还具备超硬材料聚晶复合片不易脱落的优点。
授权公告号为CN214290884 U的实用新型专利具体公开了一种菱形镶嵌刀片，包括菱形的硬质合金基体和烧结在硬质合金基体外部的菱形超硬材料包裹层，硬质合金基体上开设有中心装配孔、多个沟槽和多个弧形缺口；超硬材料包裹层完全包裹或半包裹在硬质合金基体的外表面上，形成具有衬底的菱形镶嵌刀片或整体式菱形镶嵌刀片。该菱形镶嵌刀片通过包裹或半包裹的形式从而提高了超硬材料与硬质合金基体的结合力，但硬质合金基体是单独的一个整体，依然存在超硬材料与硬质合金基体接触面积小、结合强度低、超硬材料聚晶复合片易脱落的缺陷。
为了解决以上存在的问题，人们一直在寻求一种理想的技术解决方案。
实用新型内容
为了增加超硬材料与硬质合金基体接触面积，提高复合片的抗冲击性、韧性、耐磨性，避免超硬材料聚晶复合片脱落，本实用新型所采用的技术方案是：一种硬质合金支撑体，包括硬质合金筒状外环层和硬质合金镂空同心环，所述硬质合金镂空同心环放置在所述硬质合金筒状外环层的型腔内；
所述硬质合金镂空同心环包括若干内圆环和若干扇叶，若干所述内圆环在所述硬质合金筒状外环层的型腔内呈同心圆排布，所述扇叶沿径向贯穿若干所述内圆环设置；
所述内圆环上均开设有多个圆环孔洞，所述扇叶上均开设有多个扇叶孔洞，所述硬质合金筒状外环层与所述硬质合金镂空同心环之间、若干所述内圆环之间、若干所述扇叶之间、所述圆环孔洞内和所述扇叶孔洞内形成用于装填超硬微粉和结合剂的成型腔体。
基于上述，为了便于填装，若干所述内圆环的高度相等。
基于上述，为使得在硬质合金镂空同心环顶部形成超硬材料层，所述硬质合金筒状外环层的顶部边沿高于所述内圆环的顶部。
基于上述，所述圆环孔洞为六边形的圆环孔洞。
基于上述，为了实现烧结后的超硬材料网格状连接，所述扇叶孔洞包括若干排六边形孔洞和若干排圆形孔洞，所述六边形孔洞与所述圆形孔洞在所述扇叶的长度方向间隔设置。
基于上述，所述扇叶的内端伸出位于最内侧的所述内圆环设置，所述扇叶的外端伸出位于最外侧的所述内圆环设置。
基于上述，为了在不同部位获得不同的力学性能，在竖直方向，若干所述扇叶自上而下螺旋设置，形成螺旋扇叶。
本实用新型还提供一种超硬刀具，包括填充超硬材料柱体、以及全包裹或半包裹在所述填充超硬材料柱体外部的超硬材料层；
所述填充超硬材料柱体是用超硬微粉和结合剂填充在所述硬质合金镂空同心环中的间隙、圆环孔洞和扇叶孔洞后压力烧结而成。
基于上述，所述的超硬刀具还包括硬质合金筒状外环层，所述硬质合金筒状外环层半包裹在所述填充超硬材料柱体外部。
本实用新型相对现有技术具有实质性特点和进步，具体的说，本实用新型提供的一种硬质合金支撑体及超硬刀具，通过在硬质合金筒状外环层内设置硬质合金镂空同心环，并将硬质合金镂空同心环设计成多个内圆环同心排布以及同心环之间通过扇叶连接的形式，从而在向硬质合金外环层型腔内填充超硬微粉时，能够形成多种形式的结构体，形成全包裹或半包裹结构，增加了超硬刀具的结构类型。同时，分别在多个内圆环上和多个扇叶上设置圆环孔洞和扇叶孔洞，能够将超硬微粉填充在内圆环之间以及各个孔洞内，经高温高压烧结后形成超硬网状结构，从而增加了超硬材料与硬质合金的接触面积，使得超硬材料能规律的填充和包裹在硬质合金镂空同心环的内部和外侧，从而提高了制取的超硬刀具力学性能，改善了其抗冲击性、韧性、耐磨性，避免超硬材料聚晶复合片脱落。
进一步的，通过将硬质合金筒状外环层顶部高出硬质合金镂空同心环顶部设置，从而能够在硬质合金镂空同心环顶部和外侧经高温高压形成超硬材料层，进一步提高了其耐磨性和使用寿命。
进一步的，通过将连接在多个同心环之间的扇叶倾斜设置，从而能够在竖直方向上，扇叶出现在不同的位置上，从而可以使得制得的超硬刀具不同位置具有不同的韧性。
附图说明
图1是本实用新型提供的一种硬质合金支撑体整体结构示意图。
图2是本实用新型提供的一种硬质合金支撑体局部结构示意图。
图3是本实用新型提供的一种硬质合金支撑体中扇叶结构示意图。
图4是本实用新型实施例4提供的一种超硬刀具剖面结构示意图。
图5是本实用新型实施例5提供的一种超硬刀具剖面结构示意图。
图6是本实用新型实施例6提供的一种超硬刀具剖面结构示意图。
图7是本实用新型实施例7提供的一种超硬刀具剖面结构示意图。
图中：1、硬质合金筒状外环层；2、硬质合金镂空同心环；3、内圆环；4、扇叶；5、圆环孔洞；6、扇叶孔洞；7、竖向中心孔；8、顶层超硬材料层；9、填充超硬材料柱体；10、底部超硬材料层。
具体实施方式
下面通过具体实施方式，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。
实施例1
本实施例提供一种硬质合金支撑体，如图1、图2和图3所示，包括硬质合金筒状外环层1和硬质合金镂空同心环2，所述硬质合金镂空同心环2放置在所述硬质合金筒状外环层1的型腔内。
所述硬质合金镂空同心环2包括若干内圆环3和若干扇叶4。若干所述内圆环3在所述硬质合金筒状外环层1的型腔内呈同心圆排布。所述扇叶4沿径向贯穿若干所述内圆环3设置。
本实施例中，所述内圆环3上均开设有多个圆环孔洞5。所述扇叶4上均开设有多个扇叶孔洞6。
所述硬质合金筒状外环层1与所述硬质合金镂空同心环2之间、若干所述内圆环3之间、若干所述扇叶4之间、所述圆环孔洞5内和所述扇叶孔洞6内形成用于装填超硬微粉和结合剂的成型腔体。
本实施例中，为了便于填装，若干所述内圆环3的高度相等。为使得在硬质合金镂空同心环2顶部形成超硬材料层，所述硬质合金筒状外环层1的顶部边沿高于所述内圆环3的顶部。
具体地，如图2和图3所示，所述扇叶4的内端伸出位于最内侧的所述内圆环3设置，在中心形成竖向中心孔7。所述扇叶4的外端伸出位于最外侧的所述内圆环3设置。
实施例2
本实施例提供一种硬质合金支撑体，具体结构与实施例1的区别在于：本实施例中，所述圆环孔洞为六边形的圆环孔洞，为了实现烧结后的超硬材料网格状连接，所述扇叶孔洞包括若干排六边形孔洞和若干排圆形孔洞，所述六边形孔洞与所述圆形孔洞在所述扇叶的长度方向间隔设置。
实施例3
本实施例提供一种硬质合金支撑体，具体结构与实施例1的区别在于：本实施例中，为了在不同部位获得不同的力学性能，在竖直方向，若干所述扇叶自上而下螺旋设置，形成螺旋扇叶。
实施例4
本实施例提供一种超硬刀具，如图4所示，包括填充超硬材料柱体9、以及全包裹在所述填充超硬材料柱体9外部的超硬材料层。
所述填充超硬材料柱体9是用超硬微粉和结合剂填充在所述硬质合金镂空同心环2中的间隙、圆环孔洞5、扇叶孔洞6和竖向中心孔7后压力烧结而成。
具体地，超硬材料层按照分布位置可分为顶层超硬材料层8、底部超硬材料层10和填充在填充超硬材料柱体内的填充超硬材料层。
实施例5
本实施例提供一种超硬刀具，如图5所示，具体结构与实施例4的区别在于：本实施例中，超硬材料层半包裹在所述填充超硬材料柱体外部。
具体地，超硬材料层按照分布位置可分为顶层超硬材料层8和填充在填充超硬材料柱体内的填充超硬材料层。
实施例6
本实施例提供一种超硬刀具，如图6所示，具体结构与实施例5的区别在于：本实施例中，所述的超硬刀具还包括硬质合金筒状外环层1，所述硬质合金筒状外环层1半包裹在所述填充超硬材料柱体9外部。且所述硬质合金镂空同心环2底部与所述硬质合金筒状外环层1直接接触，所述硬质合金镂空同心环2顶部与所述硬质合金筒状外环层1之间形成顶层超硬材料层8。
实施例7
本实施例提供一种超硬刀具，如图7所示，具体结构与实施例6的区别在于：本实施例中，所述硬质合金筒状外环层1半包裹在所述填充超硬材料柱体9外部。且所述硬质合金镂空同心环2底部与所述硬质合金筒状外环层1底部之间形成底层超硬材料层10。所述硬质合金镂空同心环2顶部与所述硬质合金筒状外环层1之间形成顶层超硬材料层8。
具体地，本实用新型提供的超硬刀具具体制作过程如下：
首先利用增材制造激光打印设备制备镂空结构硬质合金层，随后采用将金刚石/立方氮化硼与结合剂的混合粉末倒入成型腔体内，该成型腔体由所述硬质合金筒状外环层与所述硬质合金镂空同心环之间、若干所述内圆环之间、若干所述扇叶之间、所述圆环孔洞内和所述扇叶孔洞内的空间形成。随后在六面顶压机内进行高温高压烧结处理。随后经过机加工制备为超硬刀具。
在制作图4和图5所示的超硬刀具时，还需要将最外层的硬质合金外环层在高温高压合成后加工去掉。
最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本实用新型的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本实用新型技术方案的精神，其均应涵盖在本实用新型请求保护的技术方案范围当中。
Claims (9)
1.一种硬质合金支撑体，其特征在于：包括硬质合金筒状外环层和硬质合金镂空同心环，所述硬质合金镂空同心环放置在所述硬质合金筒状外环层的型腔内；
所述硬质合金镂空同心环包括若干内圆环和若干扇叶，若干所述内圆环在所述硬质合金筒状外环层的型腔内呈同心圆排布，所述扇叶沿径向贯穿若干所述内圆环设置；
所述内圆环上均开设有多个圆环孔洞，所述扇叶上均开设有多个扇叶孔洞，所述硬质合金筒状外环层与所述硬质合金镂空同心环之间、若干所述内圆环之间、若干所述扇叶之间、所述圆环孔洞内和所述扇叶孔洞内形成用于装填超硬微粉和结合剂的成型腔体。
2. 根据权利要求 1 所述的一种硬质合金支撑体，其特征在于：若干所述内圆环的高度相等。
3.根据权利要求2所述的一种硬质合金支撑体，其特征在于：所述硬质合金筒状外环层的顶部边沿高于所述内圆环的顶部。
4. 根据权利要求1或2或3 所述的一种硬质合金支撑体，其特征在于：所述圆环孔洞为六边形的圆环孔洞。
5. 根据权利要求1或2或3 所述的一种硬质合金支撑体，其特征在于：所述扇叶孔洞包括若干排六边形孔洞和若干排圆形孔洞，所述六边形孔洞与所述圆形孔洞在所述扇叶的长度方向间隔设置。
6. 根据权利要求5 所述的一种硬质合金支撑体，其特征在于：所述扇叶的内端伸出位于最内侧的所述内圆环设置，所述扇叶的外端伸出位于最外侧的所述内圆环设置。
7.根据权利要求6所述的一种硬质合金支撑体，其特征在于：在竖直方向，若干所述扇叶自上而下螺旋设置，形成螺旋扇叶。
8.一种超硬刀具，其特征在于：包括填充超硬材料柱体、以及全包裹或半包裹在所述填充超硬材料柱体外部的超硬材料层；
所述填充超硬材料柱体是用超硬微粉和结合剂填充权利要求1至7任一项所述硬质合金镂空同心环中的间隙、圆环孔洞和扇叶孔洞后压力烧结而成。
9.根据权利要求8所述的超硬刀具，其特征在于：还包括硬质合金筒状外环层，所述硬质合金筒状外环层半包裹在所述填充超硬材料柱体外部。
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