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CN108098281A - 硬质合金圆刀片的配方、工艺和带定位孔的圆刀片及工艺 - Google Patents

硬质合金圆刀片的配方、工艺和带定位孔的圆刀片及工艺 Download PDF

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CN108098281A CN201711212323.7A CN201711212323A CN108098281A CN 108098281 A CN108098281 A CN 108098281A CN 201711212323 A CN201711212323 A CN 201711212323A CN 108098281 A CN108098281 A CN 108098281A
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drying
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吴辰
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Abstract

本发明公开了硬质合金圆刀片的配方、工艺和带定位孔的圆刀片及工艺，包括配料、湿磨、干燥制粒或真空干燥制粉、压制、烧结、退火、深冷和检测的工序，其中配料的Fe‑Ni‑Co为粘结相，降低Fe的含量能够增加材料的韧性，提高材料的耐冲击性能，减少了Fe元素，增加了Co的含量，提升了产品的韧性，烧结完成后，增加了一步退火工艺，消除硬质合金毛坯产品中的残留应力，消除合金的加工应力，增强合金的加工韧性。本发明还公开了平面粗磨‑内孔精磨‑线切割定位孔‑外径研磨‑平面精磨‑大刀口精磨‑小刀口精磨的加工工艺，增加了平面粗磨工序，改进了夹具结构，使每片内孔定位更加精准，保证了研磨坯料的切削受力均匀，提升了研磨产品的平行度及同心度。

Description

硬质合金圆刀片的配方、工艺和带定位孔的圆刀片及工艺
技术领域
本发明属于领域硬质合金分切刀具领域，具体涉及一种硬质合金刀具的配方、工艺和带定位孔的圆刀片及工艺。
背景技术
硬质合金是由难熔金属的硬质化合物和粘结金属通过粉末冶金工艺制成的一种合金材料。硬质合金具有硬度高、耐磨、强度和韧性较好、耐热、耐腐蚀等一系列优良性能，特别是它的高硬度和耐磨性，即使在500℃的温度下也基本保持不变，在1000℃时仍有很高的硬度。硬质合金广泛用作刀具材料，如车刀、铣刀、刨刀、钻头、镗刀等，用于切削铸铁、有色金属、塑料、化纤、石墨、玻璃、石材和普通钢材，也可以用来切削耐热钢、不锈钢、高锰钢、工具钢等难加工的材料。硬质合金属于复合材料，主要由硬质相和粘结相组成，其中，硬质相赋予材料硬度和耐磨性，而基体粘结相赋予材料一定的塑韧性和强度。能作为硬质合金粘结相的金属，不仅需要对硬质相具有良好的润湿性，还要对硬质相具有一定的固溶度，铁族元素Fe、Ni和Co满足以上条件。
现有硬质合金的内应力较高使得加工韧性较大，不易在刀片上加工定位孔；常规加工毛坯没有经过平面粗磨就直接线割定位孔，这样的话就会造成定位孔最终位置不够精准；内孔精磨常规为两爪形式，且固定不方便。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种硬质合金刀具的配方、工艺和带定位孔的圆刀片及工艺。
为了解决上述技术问题，发明人经过实践和总结得出本发明的技术方案，本发明公开了一种硬质合金圆刀片的配方，材料按重量百分比由如下原料制备而成：Fe:2％～8％，Co:10～25％，Ni:0.5～5％，TiC:3～15％，余量:WC。
本发明还公开了一种硬质合金圆刀片的工艺，包括以下步骤：
步骤一，配料：将原材料Fe、Co、Ni、TiC和WC加入湿磨机进行混合；
步骤二，湿磨：将步骤一配制好的原料、湿磨介质和成型剂一同加入湿磨机中混合均匀，湿磨时间为36h～40h；
步骤三，干燥制粒或制粉：将湿磨好的混合料在喷雾干燥塔内进行混合料干燥制粒；或经过真空干燥再制粉；
步骤四，压制:将干燥制粒好的混合料经压力机压制成型，压力值为：0.8Mpa～1.2Mpa；
步骤五，烧结:将压制成型的毛坯用石墨材质舟皿装好放入真空烧结炉中，经1400℃～1430℃的高温烧结，制成新型硬质合金材料；
步骤六，退火：将烧结后的硬质合金材料，放入真空炉中，经750～850℃的高温保持，并真空状态缓慢冷却至室温；
步骤七，深冷:步骤六退火处理后的材料放入深冷炉内进行深冷处理，深冷温度为-160℃～-190℃，深冷时间为:12h～24h。
优选的，所述步骤一中Fe粉的粒度为0.8um～1.0um，Co粒度≤1.0um，Ni粒度≤1.0um，所述Fe-Ni-Co为粘结相。
优选的，所述步骤二中湿磨介质为≥95％的无水乙醇，无水乙醇的加入比例为：330ml酒精/kg原料；成型剂为:PEG，加入比例为2％～3％。
优选的，所述步骤三中喷雾干燥塔顶进口温度为：180℃～230℃，塔底出口温度为：90℃～100℃，干燥塔内部压力为：1.6kPa～2.0kPa。
优选的，所述步骤三中喷雾干燥塔还可以是真空干燥机，其真空度≥ 0.95MPa，干燥时间为8h～12h；混合料经过真空干燥机干燥后制粉，制粉是用 40目～80目的筛网过筛制粉。
优选的，所述步骤六中退火为高真空烧结炉。
本发明还公开了一种硬质合金圆刀片，所述圆刀片靠近内圆周均布有4～12 个定位孔。
本发明还公开了一种硬质合金圆刀片的加工工艺，包括以下步骤：平面粗磨-内孔精磨-线切割定位孔-外径研磨-平面精磨-大刀口精磨-小刀口精磨，其中平面粗磨是指将每片圆刀片在平面磨床粗磨圆刀片两侧面精度达到±3S，内孔精磨是指将15～20片产品固定在夹具上研磨。
本发明还公开了所述内孔精磨用夹具为三夹爪形式，每个夹爪为T型结构，平行于圆刀片一侧上带有螺纹孔。
与现有技术相比，本发明可以获得以下技术效果：
(1)本发明中TiC的加入是为了提高合金的硬度，从而提高产品的使用寿命。
(2)本发明中湿磨可以将各组分原料充分的混合均匀。
(3)本发明中复合粘结相Fe-Ni-Co可有效的改善合金的抗疲劳性能和韧性，在满足使用性能的同时可以有效的降低生产成本，降低Fe的含量能够增加材料的韧性，提高材料的耐冲击性能，减少了Fe元素，增加了Co的含量，提升了产品的韧性，烧结完成后，增加了一步退火工艺，消除硬质合金毛坯产品中的残留应力，消除合金的加工应力，增强合金的加工韧性；加工过程增加了平面粗磨工序，圆刀片的平面精度和定位孔加工精度更加精准；改进了夹具结构，使每片内孔定位更加精准，保证了研磨坯料的切削受力均匀，提升了研磨产品的平行度及同心度。
(4)本发明中混合料干燥速度快，料液经雾化后表面积大大增加，在热风气流中，瞬间就可蒸发95％-98％的水份，完成干燥时间仅需数秒钟，物料具有良好的均匀度和流动性，产品纯度高，质量好；生产过程简化，操作控制方便。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明流程示意图。
图2是本发明圆刀片加工工艺流程示意图。
图3是本发明夹爪结构示意图。
图中：1.夹爪，2.螺纹孔。
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。
下面结合附图及具体实施例对本发明的应用原理作进一步描述。
实施例1
如图1所示，一种硬质合金圆刀片的配方，材料按重量百分比由如下原料制备而成：Fe:2％～8％，Co:10～25％，Ni:0.5～5％，TiC:3～15％，余量:WC。
本实施例还包括一种硬质合金圆刀片的工艺，包括以下步骤：
步骤一，配料：将原材料Fe、Co、Ni、TiC和WC加入湿磨机进行混合；
步骤二，湿磨：将步骤一配制好的原料、湿磨介质和成型剂一同加入湿磨机中混合均匀，湿磨时间为36h～40h；
步骤三，干燥制粒或制粉：将湿磨好的混合料在喷雾干燥塔内进行混合料干燥制粒；或经过真空干燥再制粉；
步骤四，压制:将干燥制粒好的混合料经压力机压制成型，压力值为：0.8Mpa～1.2Mpa；
步骤五，烧结:将压制成型的毛坯用石墨材质舟皿装好放入真空烧结炉中，经1400℃～1430℃的高温烧结，制成新型硬质合金材料；
步骤六，退火：将烧结后的硬质合金材料，放入真空炉中，经750～850℃的高温保持，并真空状态缓慢冷却至室温；
步骤七，深冷:步骤六退火处理后的材料放入深冷炉内进行深冷处理，深冷温度为-160℃～-190℃，深冷时间为:12h～24h。
其中：所述步骤一中Fe粉的粒度为0.8um～1.0um，Co粒度≤1.0um，Ni粒度≤1.0um，所述Fe-Ni-Co为粘结相。
所述步骤二中湿磨介质为≥95％的无水乙醇，无水乙醇的加入比例为：330ml 酒精/kg原料；成型剂为:PEG，加入比例为2％～3％。
所述步骤三中喷雾干燥塔顶进口温度为：180℃～230℃，塔底出口温度为： 90℃～100℃，干燥塔内部压力为：1.6kPa～2.0kPa。
所述步骤三中喷雾干燥塔还可以是真空干燥机，其真空度≥0.95MPa，干燥时间为8h～12h；混合料经过真空干燥机干燥后制粉，制粉是用40目～80目的筛网过筛制粉。
所述步骤六中退火为高真空烧结炉。
经多次试样检测得出硬质合金分切刀具材料的密度D＝11.8～12.9g/cm2，洛氏硬度HRA＝88.8～90.5，抗弯强度TRS＝1800～2800N/mm2。
实施例2
作为实施例1的变形，所述一种硬质合金圆刀片的配方，材料按重量百分比由如下原料制备而成：Fe:2％，Co:25％，Ni:5％，TiC:10％，余量:WC。
经多次试样检测得出硬质合金分切刀具材料的密度D＝11.9～12.0g/cm2，洛氏硬度HRA＝88.8～89.5，抗弯强度TRS＝2300N/mm2。
实施例3
作为实施例1的变形，所述一种硬质合金圆刀片的配方，材料按重量百分比由如下原料制备而成：Fe:3％，Co:24％，Ni:4％，TiC:14％，余量:WC。
经多次试样检测得出硬质合金分切刀具材料的密度D＝11.9～12.0g/cm2，洛氏硬度HRA＝89.2～90.2，抗弯强度TRS＝2100N/mm2。
实施例4
作为实施例1的变形，所述一种硬质合金圆刀片的配方，材料按重量百分比由如下原料制备而成：Fe:4％，Co:24％，Ni:3％，TiC:10％，余量:WC。
经多次试样检测得出硬质合金分切刀具材料的密度D＝11.8～11.9g/cm2，洛氏硬度HRA＝88.8～89.5，抗弯强度TRS＝2100N/mm2。
实施例5
作为实施例1的变形，所述一种硬质合金圆刀片的配方，材料按重量百分比由如下原料制备而成：Fe:7％，Co:18％，Ni:2％，TiC:15％，余量:WC。
经多次试样检测得出硬质合金分切刀具材料的密度D＝12.2～12.4g/cm2，洛氏硬度HRA＝89.5～90.2，抗弯强度TRS＝1900N/mm2。
实施例6
作为实施例1的变形，所述一种硬质合金圆刀片的配方，材料按重量百分比由如下原料制备而成：Fe:2％，Co:12％，Ni:5％，TiC:4％，余量:WC。
经多次试样检测得出硬质合金分切刀具材料的密度D＝12.3～～12.5g/cm2，洛氏硬度HRA＝89.8～90.5，抗弯强度TRS＝2300N/mm2。
实施例7
如图2-3所示，一种硬质合金圆刀片，所述圆刀片靠近内圆周均布有4～12 个定位孔，该一种硬质合金圆刀片的加工工艺，包括以下步骤：平面粗磨-内孔精磨-线切割定位孔-外径研磨-平面精磨-大刀口精磨-小刀口精磨-加工定位孔，其中平面粗磨是指将每片圆刀片在平面磨床粗磨圆刀片两侧面精度达到± 3S，内孔精磨是指将15～20片产品固定在夹具上研磨。
本实施例还包括所述内孔精磨用夹具为三夹爪形式，每个夹爪为T型结构，平行于圆刀片一侧上带有螺纹孔，通过在待加工圆刀片上增加垫片，在带有螺纹孔一侧通过螺栓拧紧垫片从而起到加固圆刀片的作用。
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。
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 (10)

1.一种硬质合金圆刀片的配方，其特征在于：材料按重量百分比由如下原料制备而成：Fe:2％～8％，Co:10～25％，Ni:0.5～5％，TiC:3～15％，余量:WC。
2.根据权利要求1所述一种硬质合金圆刀片的工艺，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一，配料：将原材料Fe、Co、Ni、TiC和WC加入湿磨机进行混合；
步骤二，湿磨：将步骤一配制好的原料、湿磨介质和成型剂一同加入湿磨机中混合均匀，湿磨时间为36h～40h；
步骤三，干燥制粒或制粉：将湿磨好的混合料在喷雾干燥塔内进行混合料干燥制粒；或经过真空干燥再制粉；
步骤四，压制:将干燥制粒好的混合料经压力机压制成型，压力值为：0.8Mpa～1.2Mpa；
步骤五，烧结:将压制成型的毛坯用石墨材质舟皿装好放入真空烧结炉中，经1400℃～1430℃的高温烧结，制成新型硬质合金材料；
步骤六，退火：将烧结后的硬质合金材料，放入真空炉中，经750～850℃的高温保持，并真空状态缓慢冷却至室温；
步骤七，深冷:步骤六退火处理后的材料放入深冷炉内进行深冷处理，深冷温度为-160℃～-190℃，深冷时间为:12h～24h。
3.根据权利要求2所述一种硬质合金圆刀片的工艺，其特征在于：所述步骤一中Fe粉的粒度为0.8um～1.0um，Co粒度≤1.0um，Ni粒度≤1.0um，所述Fe-Ni-Co为粘结相。
4.根据权利要求2所述一种硬质合金圆刀片的工艺，其特征在于：所述步骤二中湿磨介质为≥95％的无水乙醇，无水乙醇的加入比例为：330ml酒精/kg原料；成型剂为:PEG，加入比例为2％～3％。
5.根据权利要求2所述一种硬质合金圆刀片的工艺，其特征在于：所述步骤三中喷雾干燥塔顶进口温度为：180℃～230℃，塔底出口温度为：90℃～100℃，干燥塔内部压力为：1.6kPa～2.0kPa。
6.根据权利要求2所述一种硬质合金圆刀片的工艺，其特征在于：所述步骤三中喷雾干燥塔还可以是真空干燥机，其真空度≥0.95MPa，干燥时间为8h～12h；混合料经过真空干燥机干燥后制粉，制粉是用40目～80目的筛网过筛制粉。
7.根据权利要求2所述一种硬质合金圆刀片的工艺，其特征在于：所述步骤六中退火为高真空烧结炉。
8.根据权利要求1-7所述一种硬质合金圆刀片，其特征在于：所述圆刀片靠近内圆周均布有4～12个定位孔。
9.根据权利要求1-7所述一种硬质合金圆刀片的加工工艺，其特征在于：包括以下步骤：平面粗磨-内孔精磨-线切割定位孔-外径研磨-平面精磨-大刀口精磨-小刀口精磨，其中平面粗磨是指将每片圆刀片在平面磨床粗磨圆刀片两侧面精度达到±3S，内孔精磨是指将15～20片产品固定在夹具上研磨。
10.根据权利要求9所述一种硬质合金圆刀片的加工工艺，其特征在于：所述内孔精磨用夹具为三夹爪形式，每个夹爪为T型结构，平行于圆刀片一侧上带有螺纹孔。
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