[發明專利]一種大高徑比硬質合金刀具有益摩擦快速燒結成型方法

有效

• 申請號: 201910012915.7
• 申請日: 2019-01-07
• 公開（公告）號: CN109465449B
• 公開（公告）日: 2020-06-09
• 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: B22F3/105
• 分類號: B22F3/105;B22F3/14;B22F3/24;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

1.一種大高徑比硬質合金刀具有益摩擦快速燒結成型方法，所述燒結成型方法中所用到了一種大高徑比硬質合金三刃刀具的燒結模具，它包括燒結模具凸模(3)、燒結模具支撐座(15)、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)，燒結模具凸模(3)為圓柱體，在燒結模具凸模(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，燒結模具支撐座(15)由大凸塊和小凸塊組成，大凸塊和小凸塊的中心軸相同，大凸塊橫截面與凸起一相同，小凸塊的輪廓形狀與大凸塊一致，燒結模具分瓣模(14)的下方設有一個與小凸塊配合的凸起二，每個燒結模具分瓣模(14)的上部設置在燒結模具凸模(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支撐座(15)中，且凸起二與小凸塊相互配合設置，高強石墨加強套(10)套裝在三個燒結模具分瓣模(14)外部，燒結模具支撐座(15)與三個燒結模具分瓣模(14)組成的型腔作為燒結模具凹模(11)，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：將量取的硬質合金預合金粉末倒入由三個分瓣模(14)和燒結模具支撐座(15)組成的型腔中后，將燒結模具凸模(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；

步驟三：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，使紅外線可以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)、燒結模具凸模(3)、硬質合金預合金粉末、燒結模具分瓣模(14)、燒結模具支撐座(15)、高強石墨下墊塊(12)及下電極(7)緊密相連；

步驟四：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；

步驟五：開啟紅外測溫儀(6)，對燒結模具凸模(3)施加20MPa-40MPa的壓力，并保證在燒結過程中壓力不變；

步驟六：開啟直流脈沖電源，調節電流值，待未成形的硬質合金刀具坯料(4)的溫度達到1000℃-1500℃后，保溫2min-4min，以保證硬質合金預合金粉末初步燒結成塊體，而后均勻減小電流值直至0A，并關閉電源；

步驟七：待燒結模具的溫度降至室溫后，依次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，取出燒結模具；

步驟八：將燒結模具反置，重新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，使紅外線可以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)、燒結模具分瓣模(14)、燒結模具支撐座(15)、硬質合金刀具預燒塊體、燒結模具凸模(3)、高強石墨下墊塊(12)及下電極(7)緊密相連，但不施加壓力；

步驟九：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；

步驟十：開啟紅外測溫儀(6)，對燒結模具凸模(3)施加50MPa-150MPa的壓力，并保證在燒結過程中壓力不變；

步驟十一：開啟直流脈沖電源，調節電流值，待硬質合金刀具坯料(4)的溫度達到1200℃-1400℃后，保溫3min-9min，而后均勻減小電流值直至0A，并關閉電源；

步驟十二：待燒結模具的溫度降至室溫后，依次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，取出燒結模具；

步驟十三：采用電火花線切割的方法對硬質合金刀具坯料(4)進行精加工，而后根據使用要求打磨硬質合金刀具表面。