[發(fā)明專利]一種刀具的修復(fù)與制造方法

無效

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• 申請日: 2013-06-07
• 公開（公告）號: CN103320786A
• 公開（公告）日: 2013-09-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 蔣業(yè)華;張曉偉;岑啟宏;劉洪喜;王傳琦
• 申請（專利權(quán)）人: 昆明理工大學(xué)
• 主分類號: C23C24/10
• 分類號: C23C24/10
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種刀具的修復(fù)與制造方法，屬于激光表面改性及再制造技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

機(jī)械切削加工刀具是工程機(jī)械領(lǐng)域的基礎(chǔ)裝備之一，其性能和質(zhì)量直接決定著切削加工效率的高低和加工質(zhì)量的好壞，也直接影響到整個機(jī)械制造業(yè)的生產(chǎn)技術(shù)水平和效益。在切削加工過程中，刀具常因磨損使切削力加大，切削溫度上升，甚至數(shù)控車床產(chǎn)生振動，導(dǎo)致加工超差而失效，而一旦失效就基本報廢，嚴(yán)重地浪費(fèi)了材料，不符合循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展要求。尤其是行業(yè)內(nèi)廣泛使用的車刀，基本是將粉末冶金技術(shù)制造出來的硬質(zhì)合金刀片經(jīng)高頻感應(yīng)釬焊或火焰釬焊工藝連接到鋼刀柄上，其中主要涉及兩方面的問題，一是粉末冶金制造硬質(zhì)合金刀片工藝的穩(wěn)定性，另一個是刀片與刀桿釬焊工藝的穩(wěn)定性，這無論是對生產(chǎn)出來刀片的切削性能，還是對整個刀具生產(chǎn)過程成本的控制都十分不利。因此，尋求一種可靠的刀具修復(fù)及直接制造技術(shù)，以大幅度提高刀具耐用度就顯得極為重要。

激光表面改性及再制造是指以不同的添料方式在被熔覆基材表面上放置被選擇的涂層材料經(jīng)激光輻照使之和基材表面一薄層同時熔化，并快速凝固后形成稀釋度極低，與基體成冶金結(jié)合的表面涂層，顯著改善基材表面的耐磨、耐蝕、耐熱、抗氧化及電氣特性的工藝方法，從而達(dá)到表面改性或修復(fù)的目的，既滿足了對材料表面特定性能的要求，又節(jié)約了大量的貴重元素。該工藝是一種對材料進(jìn)行控形和控構(gòu)的方法，具有傳統(tǒng)表面改性技術(shù)無法比擬的優(yōu)點(diǎn)，是提高金屬零件表面耐磨、耐蝕、耐高溫等性能的有效途徑。自此項(xiàng)技術(shù)出現(xiàn)以后，在鋼鐵和有色金屬等材料表面改性技術(shù)中得到了快速發(fā)展，尤其是近十年來，激光表面改性及再制造受到人們的青睞。

從目前國內(nèi)外研究現(xiàn)狀來看，利用激光表面改性及再制造方法進(jìn)行零件修復(fù)主要集中在工作軋輥和各類軸等回轉(zhuǎn)體零件以及汽輪機(jī)葉片和鑄鍛模具等的修復(fù)。中國科學(xué)院力學(xué)研究所于1994年最早公開了一種用于解決薄鋼板熱處理退火粘結(jié)問題的冷軋工作輥的專利（專利號CN2183226），其實(shí)施主要是通過激光毛化方法制得；沈陽大陸激光技術(shù)有限公司于2007年公開了一種汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子軸斷裂的修復(fù)工藝的專利（專利號CN1990169），該專利采用激光熔覆技術(shù)實(shí)現(xiàn)了汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子接口部位的連接；江蘇大學(xué)于2007年公開了一種金屬損傷葉片激光沖擊修復(fù)裝置與方法的專利（專利號CN100999046），該專利通過控制激光沖擊能量和光斑大小，快速將柔性補(bǔ)丁材料通過激光沖擊作用修補(bǔ)到金屬葉片的裂紋或裂縫中，起到了很好地修復(fù)葉片裂紋的作用；清華大學(xué)于1992年公開了一種造粒模具激光合金化涂敷方法的專利（專利號CN1063906），該專利制造或修復(fù)的模具磨面，表面硬度可達(dá)HV＝1000以上，具有很好的耐磨性和耐蝕性；浙江工業(yè)大學(xué)于2004年公開了一種刀具及其加工方法的專利（專利號CN1532304），該專利主要采用激光熔覆技術(shù)，針對廚刀、園林用刀及木工、切紙、皮革用刀等平面刃口刀具進(jìn)行修復(fù)，且修復(fù)層厚度小于等于1mm。

從以上專利可以看出，激光表面改性及再制造方法已在機(jī)械工程領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，顯示出該工藝在材料表面改性領(lǐng)域的優(yōu)勢。但到目前為止，利用激光表面改性及再制造方法對機(jī)械切削加工刀具進(jìn)行修復(fù)的專利文獻(xiàn)還未見報道。

發(fā)明內(nèi)容

針對機(jī)械切削加工刀具在使用過程中出現(xiàn)磨損和崩刃等失效導(dǎo)致刀具報廢的現(xiàn)狀，本發(fā)明提供一種刀具的修復(fù)與制造方法，是一種可推廣的適用于機(jī)械切削加工刀具的修復(fù)及制造方法。

本發(fā)明的技術(shù)方案包括如下：將刀具的刀片需要修復(fù)的部位開設(shè)一個槽，然后清洗槽，再在槽中預(yù)先涂覆待熔覆粉末，采用激光對待熔覆粉末進(jìn)行激光熔覆燃燒合成反應(yīng)，或者是在槽中進(jìn)行激光熔覆燃燒合成反應(yīng)的同時同步輸送待熔覆粉末，最終在槽中完成刀片的修復(fù)；或者將刀具的刀柄上需要安裝刀片的部位開設(shè)一個槽，然后清洗槽，再在槽中預(yù)先涂覆待熔覆粉末，采用激光對待熔覆粉末進(jìn)行激光熔覆燃燒合成反應(yīng)，或者是在槽中進(jìn)行激光熔覆燃燒合成反應(yīng)的同時同步輸送待熔覆粉末，最終在刀柄的槽中制得刀片。

所述刀具包括車刀、銑刀、鉸刀或拉刀等機(jī)械切削加工刀具。

所述需要修復(fù)的刀具的刀片部位和用于安裝刀具的刀柄材料均為40Cr中碳調(diào)制鋼。

所述清洗槽是采用丙酮或無水乙醇清洗干凈。

所述待熔覆粉末為硬質(zhì)合金粉末或金屬陶瓷粉末，粒度小于500μm。

所述預(yù)先涂覆待熔覆粉末或激光熔覆燃燒合成反應(yīng)的同時同步輸送待熔覆粉末的厚度均為1～2mm。

所述激光熔覆粉末進(jìn)行燃燒合成反應(yīng)的次數(shù)根據(jù)所需要制備的刀具厚度決定。