[發(fā)明專(zhuān)利]一種激光熔覆AlCrN復(fù)合涂層硬質(zhì)合金銑刀的制備工藝

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711098662.7
• 申請(qǐng)日: 2017-11-09
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107779862A
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-03-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李玲華;蔣道順
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 貴州西南工具（集團(tuán)）有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): C23C24/10
• 分類(lèi)號(hào): C23C24/10
• 代理公司: 貴陽(yáng)中新專(zhuān)利商標(biāo)事務(wù)所52100
• 代理人: 劉楠,朱法恒

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種激光熔覆AlCrN復(fù)合涂層硬質(zhì)合金銑刀的制備工藝，屬于銑刀制造加工技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

隨著現(xiàn)代工業(yè)的進(jìn)步，工業(yè)制品的性能也在逐步提高，對(duì)機(jī)械加工行業(yè)的要求也隨之提高。特別是隨著數(shù)控機(jī)床的普及，銑刀(主要是立銑刀)的應(yīng)用范圍大大增加了。銑刀作為一種多刃刀具，是高速切削刀具中最常見(jiàn)的刀具之一，高速切削不僅意味著高效率，同時(shí)意味著較小的切削力，較低的變形量以及優(yōu)異的加工質(zhì)量。但高速切削也會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)生大量的切削熱，使切削溫度提高，使刀具發(fā)生磨料磨損、粘結(jié)磨損和擴(kuò)散磨損。同時(shí)，高溫介質(zhì)中非金屬元素易侵入刀具，生成晶尖脆性相，產(chǎn)生裂紋。大大影響了刀具的使用壽命。

激光熔覆技術(shù)作為一種新型加工技術(shù)，它是將熔覆材料置于基材表面，利用高能密度激光束(10⁴～10⁶W/cm²)將熔覆材料和基材迅速熔化、凝固(冷卻速度達(dá)10²～10⁶℃/s)，在基材表面形成冶金結(jié)合。冶金結(jié)合具有結(jié)合強(qiáng)度高，工藝性能好的特點(diǎn)，且對(duì)熔覆材料成分的選擇靈活，幾乎可以熔覆任何金屬粉末。因此，在硬質(zhì)合金棒料表層熔覆合適的熔覆材料，對(duì)硬質(zhì)合金棒料的性能有著至關(guān)重要的影響。

經(jīng)本申請(qǐng)人檢索查證：采用激光熔覆技術(shù)改善刀具切削性能的方法，發(fā)明者毫無(wú)意外的都是將制成的成品刀具作為基體，在基體上利用激光熔覆制備相應(yīng)的合金涂層，從而達(dá)到改善刀具切削性能的目的。但是，在成品刀具上熔覆其他合金材料的加工難度較大，在加工過(guò)程中激光的高熱量會(huì)對(duì)刀具熔覆點(diǎn)周?chē)钠渌课划a(chǎn)生影響，而這種影響的優(yōu)劣無(wú)法控制。而采用激光熔覆方法先在制作刀具的硬質(zhì)合金棒料上預(yù)先熔覆相應(yīng)的合金材料，利用熔覆后的硬質(zhì)合金棒料再加工為成品刀具在國(guó)內(nèi)尚無(wú)先例。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有的硬質(zhì)合金立銑刀在高速高速切削過(guò)程中易磨損，壽命較低的缺陷，本發(fā)明的提供一種工藝簡(jiǎn)單、生產(chǎn)成本低、易于實(shí)現(xiàn)的激光熔覆AlCrN復(fù)合涂層硬質(zhì)合金銑刀的制備工藝，該工藝采用AlCrN作為熔覆材料，利用激光熔覆技術(shù)快速加熱、快速凝固，從而在在硬質(zhì)合金棒料上形成AlCrN熔覆層，隨之將表層有熔覆層的硬質(zhì)合金棒料加工為成品立銑刀，從而達(dá)到改善立銑刀的切削性能的目的。

本發(fā)明的技術(shù)方案：一種激光熔覆AlCrN復(fù)合涂層硬質(zhì)合金銑刀的制備工藝，包括以下步驟：

(1)將硬質(zhì)合金棒料利用800目砂紙打磨表層氧化物并用丙酮清洗，用熱風(fēng)機(jī)吹干；

(2)將一定配比的AlCrN合金粉末放入送粉器中，激光熔覆利用半導(dǎo)體激光器采用同步送粉方式進(jìn)行，送粉速率25～30g/cm³，激光光斑尺寸為3mm*4mm，激光功率為1000～1800W，搭接率Q為30～ 45％；

(3)激光熔覆過(guò)程中，將硬質(zhì)合金一端固定在可轉(zhuǎn)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)軸上，轉(zhuǎn)速為80～140r/min，進(jìn)給速度240～720mm/min，保護(hù)氣體為 Ar氣，在硬質(zhì)合金棒料表面制備AlCrN復(fù)合涂層；

(4)利用外圓磨床將覆蓋有AlCrN涂層的硬質(zhì)合金棒料打磨掉表層一部分；

(5)將打磨后的棒料在數(shù)控機(jī)床上加工成銑刀。

上述工藝中，所述AlCrN合金粉末按重量百分比計(jì)算，它是由 52～58％的Al、17.5～23.5％的Cr以及余量為N組成。

上述工藝中，所述硬質(zhì)合金棒料表面制備的AlCrN復(fù)合涂層厚度為8～15mm。

上述工藝中，所述覆蓋有AlCrN涂層的硬質(zhì)合金棒料打磨后留下 AlCrN涂層的厚度為4～5mm。

由于采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：

(1)采用本發(fā)明方法制備的刀具，在其端刃及周刃上均有一層均勻的AlCrN熔覆層，且呈冶金結(jié)合，結(jié)合強(qiáng)度高，加工性能好；

(2)采用本發(fā)明制備的刀具既具有硬質(zhì)合金本身的優(yōu)點(diǎn)，由于表層的AlCrN熔覆層，同時(shí)又具有AlCrN涂層的高溫綜合性能 (AlCrN涂層在1000℃時(shí)硬度仍保持25.6GPa)；

(3)與相同材質(zhì)的硬質(zhì)合金銑刀相比，采用本發(fā)明制備的銑刀在切削時(shí)使用壽命提高了37％。

附圖說(shuō)明

圖1為利用熔覆后的硬質(zhì)合金經(jīng)外圓磨床加工后的棒料；

圖2為利用加工后的硬質(zhì)合金棒料制備的成品銑刀；

圖3為圖2中A向剖面示意圖。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面結(jié)合附圖以及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。