[發(fā)明專(zhuān)利]一種梯度功能復(fù)合刀片的制造方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710275324.X
• 申請(qǐng)日: 2017-04-25
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107088658B
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-06-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鄒斌;季文彬;黃傳真;姚鵬;劉含蓮;朱洪濤
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 山東大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): B22F5/00
• 分類(lèi)號(hào): B22F5/00;B22F7/02;B22F3/16
• 代理公司: 濟(jì)南圣達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 37221
• 代理人: 趙敏玲

1.一種梯度功能復(fù)合刀片的制造方法，其特征在于，主要步驟如下：

步驟1將復(fù)合粉末按先后填裝入預(yù)制好的模具中；

步驟2將裝入模具中的粉末冷壓成形，制成刀片粉末坯，該刀片粉末坯包括表層和基體兩層結(jié)構(gòu)；

步驟3將壓制好的刀片粉末坯放入真空燒結(jié)爐中進(jìn)行梯度燒結(jié)，制備出刀片坯塊，該坯塊包括表層、亞表層和基體三層結(jié)構(gòu)；

步驟4將燒結(jié)制好的刀片坯塊進(jìn)行研磨拋光及刃口處理，制造出梯度功能復(fù)合刀片；

通過(guò)3D打印技術(shù)精準(zhǔn)制造出用于刀片粉末坯填裝的組合模具，包括帶定位孔底模、方孔圓柱模、定位內(nèi)實(shí)模、薄壁套模、凸臺(tái)定位底模和柱狀實(shí)模，共6個(gè)模具零件，分別用于填裝表層和基體的粉料；

所述的帶定位孔底模包括圓盤(pán)狀的底模，在所述的底模上設(shè)有一個(gè)圓盤(pán)狀的凸臺(tái)，在底模的中心設(shè)有定位孔；

所述的方孔圓柱模包括一個(gè)圓柱模，在所述的圓柱模的底面設(shè)有內(nèi)凹的凹槽，在所述的圓柱模的中心設(shè)有方孔；

所述的定位內(nèi)實(shí)模包括一個(gè)矩形實(shí)心模，在矩形實(shí)心模的底部設(shè)有一個(gè)圓柱凸臺(tái)；

所述的薄壁套模為一個(gè)矩形的薄壁模；

所述的柱狀實(shí)模為一個(gè)矩形的實(shí)體模；

所述的凸臺(tái)定位底模，包括圓盤(pán)狀的底模，在所述的底模上設(shè)有一個(gè)圓盤(pán)狀的凸臺(tái)；

表層粉料的填裝：首先將帶定位孔底模和方孔圓柱模裝配在一起，帶定位孔底模的凸臺(tái)與方孔圓柱模的凹槽配合，然后將定位內(nèi)實(shí)模裝入方孔圓柱模的方孔內(nèi)，且定位內(nèi)實(shí)模的圓柱凸臺(tái)與帶定位孔底模上的定位孔配合，從而實(shí)現(xiàn)三者之間的組裝，組裝后定位內(nèi)實(shí)模與方孔圓柱模之間的間隙均勻，大小為0.5～1.0mm，將粉料裝入模具中并壓實(shí)；

基體粉料的填裝：將帶定位孔底模和定位內(nèi)實(shí)模一起脫模，于此同時(shí)將薄壁套模壓入到方孔圓柱模，待帶定位孔底模和定位內(nèi)實(shí)模完全脫出時(shí)，將凸臺(tái)定位底模裝入到方孔圓柱模的底部凹槽內(nèi)，以封住底口，此時(shí)將粉末裝入薄壁套模中，用柱狀實(shí)模壓實(shí)；

步驟2的過(guò)程如下：

將上述在模具中封裝好的刀片粉末坯一起壓入帶有方形內(nèi)孔的高強(qiáng)石墨模具，然后使用20～50噸的壓力將刀片粉末坯壓實(shí)，消除粉末顆粒之間空隙，并將其密封。

2.如權(quán)利要求1所述的梯度功能復(fù)合刀片的制造方法，其特征在于，包括刀片粉末坯中表層與基體組分的填裝方法，能使刀片從粉末坯的兩層結(jié)構(gòu)變?yōu)榈镀鲏K三層梯度結(jié)構(gòu)的梯度燒結(jié)方法，刀片坯塊制成刀片的制造工藝方法。

3.如權(quán)利要求1所述的梯度功能復(fù)合刀片的制造方法，其特征在于，粉末坯表層的厚度大小是根據(jù)密度、體積和質(zhì)量之間的關(guān)系事先計(jì)算和設(shè)計(jì)，然后使用精密天平精準(zhǔn)稱(chēng)量所需的表層和基體的粉體量。

4.如權(quán)利要求1所述的梯度功能復(fù)合刀片的制造方法，其特征在于，所述步驟(3)中的刀片坯塊的梯度燒結(jié)過(guò)程為：

采用配有高速抽真空泵的燒結(jié)爐，在高真空度下實(shí)施燒結(jié)，燒結(jié)升溫速率為2-5℃/min，燒結(jié)壓力為20-40MPa，當(dāng)溫度升至1400-1550℃時(shí)，保溫保壓30-50min后，停止加熱自然冷卻至室溫。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述步驟(4)中的燒制坯塊制造成刀片的工藝過(guò)程為：

使用高硬度碳化硼研料介質(zhì)研磨刀片塊體，以去除燒結(jié)刀片表面的燒結(jié)雜物磨掉，并去除50～100um余量，控制刀片層厚度在150-200um；

使用金剛石介質(zhì)拋光方法將刀片拋光到表面粗糙度Ra≤0.1μm的水平；

使用180～280目的白剛玉、在0.25～1MPa的壓力下，經(jīng)過(guò)30～100秒的時(shí)間分別對(duì)刀片切削刃和刀尖進(jìn)行噴砂強(qiáng)化處理，消除微觀缺陷，形成圓弧過(guò)度狀切削刃和刀尖過(guò)度刃，提高刀片的抗崩刃能力，得到最終的梯度功能復(fù)合刀片。