[發明專利]一種工具鋼攪拌摩擦加工改性的方法及改性用填充板材結構

有效

• 申請號: 201910111620.5
• 申請日: 2019-02-12
• 公開（公告）號: CN109648187B
• 公開（公告）日: 2023-04-07
• 發明（設計）人: 劉勝榮;汪洪峰;宋娓娓;葛小樂;蒲家飛
• 申請（專利權）人: 黃山學院
• 主分類號: B23K20/12
• 分類號: B23K20/12;B23K35/30
• 代理公司: 南京天華專利代理有限責任公司 32218
• 代理人: 瞿網蘭

一種工具鋼攪拌摩擦加工改性的方法及改性板村，其特征是先在工具鋼板材表面開設槽口，并針對槽口設計制造符合尺寸要求的填充板材，在對填充板材進行左右兩邊U型槽設計以及相對U型槽的小孔設計，保證在兩邊U型槽的填充粉末充實且便于流動等，然后再利用無攪拌針的鎢錸合金攪拌頭先進行工具鋼表面的密封，在用有攪拌針的攪拌頭攪拌槽口區域形成改性表面層。其實質就是通過攪拌頭攪拌將一些特殊金屬粉末擠入到工具鋼表層形成特殊的改性層的方法。本發明操作簡單，實施較為方便，但對提高工具鋼的表面性能可靠，可實現產業化。

技術領域

本發明涉及一種金屬材料表面改性技術，尤其是一種利用攪拌摩擦技術對工具鋼表面進行改性的技術，具體地說是一種工具鋼攪拌摩擦加工改性的方法及改性用填充板材結構。

背景技術

目前，由于工具鋼材料的本身的缺陷，其作為刀具進行切削時容易造成磨損過大，生銹，嚴重影響了刀具的使用壽命。為了提高工具鋼刀具的使用壽命，本發明對工具鋼表層通過攪拌摩擦加工的方法進行開槽填入特殊粉末形成較高硬度的表面層，提高刀具的耐磨性、耐腐蝕性等。進而，提高刀具的使用壽命。

發明內容

本發明的目的是針對工具鋼刀具進行切削時容易造成磨損過大，生銹，嚴重影響了刀具的使用壽命的問題，設計一種工具鋼攪拌摩擦加工改性的方法以提高工具鋼的性能，同時提供一種改性用填充板材結構。

本發明的技術方案之一是：

一種工具鋼攪拌摩擦加工改性的方法，其特征是它包括以下步驟：

首先，在工具鋼工件1的上方開設槽口2，同時制作與槽口尺寸相配的能放置在槽口2中的填充板材3；

其次，在填充板材3的左右兩邊分別開設2個U型槽，分別為U型槽4、U型槽5、U型槽6和U型槽7，使這截面呈“王”字形；

第三，在各U型槽的底部開設貫通小孔8，使U型槽4和U型槽6的槽底貫通，U型槽5和U型槽7的槽底貫通，小孔8的直徑不超過U型槽底寬；

第四，向填充板材3上的四個U型槽里面添加填充粉末，粉末的主要成分及重量份為：Fe粉末80～90%，陶瓷粉末0.5～2.5%，Cu粉末1～3%，Cr粉末4～7%，Mo粉末4～7%，微量元素0.5%，所述的微量元素包括W、Re等；

第五，將所述粉末攪拌均勻填在填充板材3上的四個U型槽里面（分別為U型槽4、U型槽5、U型槽6、U型槽7）并壓結實，然后將填充板材3放入到工具鋼工件1上開設的槽口2中，保證槽口2的寬度和長度以及深度與填充板材3的寬度、長度和深度相匹配；待填充板材3放置在槽口2上穩定后，先用鎢錸合金制備的無攪拌針的攪拌頭將填充板材3攪平于工具鋼工件1的表面，形成固定狀態，然后再用帶有超過填充板材3厚度的攪拌針對填充板材3進行攪拌，形成穩定的改性層，提高工具鋼工件表層的硬度、耐磨性、耐腐蝕性。

所述的填充板材3的材質與工具鋼工件1相同或優于工具鋼工件1。

本發明的技術方案之二是：

一種工具鋼攪拌摩擦加工改性用填充板材結構，其特征是它包括板材主體，該改性板材的主體外形尺寸與工具鋼工件1的上方開設槽口2的尺寸相匹配，板材主體的左右兩邊分別開設2個U型槽，分別為U型槽4、U型槽5、U型槽6和U型槽7，其截面呈“王”字形；各U型槽的底部開設貫通小孔8，使U型槽4和U型槽6的槽底貫通，U型槽5和U型槽7的槽底貫通，小孔8的直徑不超過U型槽底寬。

所述的U型槽口和小孔中均填充有改性粉末。