[發明專利]一種硬質合金三刃刀具燒結成形一體化模具及制備方法

有效

• 申請號: 201910012400.7
• 申請日: 2019-01-07
• 公開（公告）號: CN109663911B
• 公開（公告）日: 2020-10-02
• 發明（設計）人: 王國峰;劉青;李丹峰;隋小沖
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: B22F3/03
• 分類號: B22F3/03;B22F3/105;B22F5/00
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 楊立超

1.一種硬質合金三刃刀具燒結成形一體化制備方法，所述燒結成形方法中所用到一種硬質合金三刃刀具的燒結模具它包括燒結模具上壓頭(3)、燒結模具下壓頭(11)、三個燒結模具分瓣模(14)和高強石墨加強套(10)，高強石墨加強套(10)上設有紅外測溫孔(5)，燒結模具上壓頭(3)為圓柱體，在燒結模具上壓頭(3)的下端面設有一個凸起一，凸起一的橫截面與待加工硬質合金三刃刀具坯料的橫截面形狀一致，燒結模具下壓頭(11)為圓柱體，在燒結模具下壓頭(11)的上端面設有一個凸起二，凸起二的橫截面與待加工硬質合金三刃刀具坯料的橫截面形狀一致，每個燒結模具分瓣模(14)的上部設置在燒結模具上壓頭(3)的一個凹陷部中，每個燒結模具分瓣模(14)的下部設置在燒結模具下壓頭(11)的凹陷部中，高強石墨加強套(10)套裝在三個燒結模具分瓣模(14)外部，燒結模具上壓頭(3)作為模具的凸模，燒結模具下壓頭(11)與三個燒結模具分瓣模(14)組成的型腔作為模具的凹模，其特征在于：所述方法是通過以下步驟實現的：

步驟一：根據硬質合金密度及成形刀具的體積，通過密度公式計算出相應硬質合金預合金粉末的重量，量取硬質合金預合金粉末的質量要超過成形刀具的質量；

步驟二：選擇制備設備，包括放電等離子燒結真空爐(8)、液壓機、紅外測溫儀(6)、擴散泵及機械泵；

步驟三：將量取的硬質合金預合金粉末倒入燒結模具下壓頭(11)和三個燒結模具分瓣模(14)組成的型腔中后，將燒結模具上壓頭(3)安放在三個燒結模具分瓣模(14)中間，將硬質合金預合金粉末壓實；

步驟四：將裝有硬質合金預合金粉末的模具放入放電等離子燒結真空爐(8)內的高強石墨上墊塊(9)和高強石墨下墊塊(12)中間，開啟紅外測溫儀(6)，調整高強石墨下墊塊(12)的高度及燒結模具紅外測溫孔(5)的角度，使紅外線通過燒結模具紅外測溫孔(5)直接測量燒結模具分瓣模(14)的實時溫度，而后打開液壓機，下移液壓機上壓頭(1)，使上電極(2)、高強石墨上墊塊(9)、燒結模具上壓頭(3)、燒結模具分瓣模(14)、硬質合金預合金粉末、燒結模具下壓頭(11)、高強石墨下墊塊(12)及下電極(7)緊密相連；

步驟五：關閉放電等離子燒結真空爐(8)的門，開啟機械泵，待爐內真空度低于1Pa時，關閉電阻規管，開啟電離規管測量高真空狀態的真空度，開啟擴散泵，使爐內真空度達到5×10^-3Pa時；

步驟六：開啟紅外測溫儀(6)，開啟液壓機，根據燒結模具可使用的最高強度，調節油缸比例閥至安全壓力下，對燒結模具上壓頭(3)施加正壓力以壓緊燒結粉末，并保證在燒結過程中持續施加正壓力；

步驟七：開啟直流脈沖電源，逐步增加電源輸出的電流值，同時通過紅外測溫儀(6)觀察燒結刀具的實時溫度，待硬質合金刀具坯料(4)的溫度達到1200℃-1400℃后，保溫，而后均勻減小電流值直至沒有電流后，關閉電源；

步驟八：待燒結模具的溫度降至室溫后，關閉真空擴散泵及機械泵，打開放氣閥使爐內真空度與大氣壓相同，取出硬質合金刀具坯料(4)；

步驟九：采用電火花線切割的方法對燒結模具進行精加工，而后根據使用要求打磨硬質合金刀具表面。

2.根據權利要求1中所述的一種硬質合金三刃刀具燒結成形一體化制備方法，其特征在于：步驟一中所述的量取硬質合金預合金粉末的質量為刀具質量的120％。

3.根據權利要求2中所述的一種硬質合金三刃刀具燒結成形一體化制備方法，其特征在于：步驟六中所述的燒結模具上壓頭(3)施加正壓力以壓緊燒結粉末中的正壓力為50MPa-110MPa。

4.根據權利要求3中所述的一種硬質合金三刃刀具燒結成形一體化制備方法，其特征在于：步驟六中所述的燒結過程中持續施加正壓力為50MPa-110MPa。

5.根據權利要求4中所述的一種硬質合金三刃刀具燒結成形一體化制備方法，其特征在于：步驟六中所述的燒結過程中持續施加正壓力為80MPa。

6.根據權利要求5中所述的一種硬質合金三刃刀具燒結成形一體化制備方法，其特征在于：步驟七中所述的待硬質合金刀具坯料(4)的溫度達到1350℃后，保溫的時間為3min-9min。

7.根據權利要求6中所述的一種硬質合金三刃刀具燒結成形一體化制備方法，其特征在于：步驟九中所述的電火花線切割的方法對硬質合金刀具坯料(4)進行精加工中的電火花加工設備為慢走絲電火花加工設備。