[發明專利]一種應用等離子堆焊工藝生產復合刀坯的方法

有效

• 申請號: 201910857059.5
• 申請日: 2019-09-11
• 公開（公告）號: CN110560858B
• 公開（公告）日: 2022-04-01
• 發明（設計）人: 何志軍;徐太旭
• 申請（專利權）人: 遼寧科技大學
• 主分類號: B23K10/02
• 分類號: B23K10/02
• 代理公司: 鞍山順程商標專利代理事務所(普通合伙) 21246
• 代理人: 范偉琪;陳晴梅

本發明涉及刀剪刃具生產技術領域，具體涉及一種應用等離子堆焊工藝生產復合刀坯的方法，其特征在于：通過等離子堆焊機將含稀土氧化物粉末的不銹鋼合金粉末直接堆焊在刀身部基體上形成刀刃部堆焊層，再縱向切割形成單獨刀坯。與現有技術相比，本發明的優點如下：1）充分利用了材料，避免優質材料的浪費；2）可根據刀剪產品的需求靈活調整堆焊材料的種類；3）堆焊層結合力強；4）在保護氣氛下在刀刃部中添加稀土氧化物，大幅提升原始材料綜合性能并且可根據刀刃部性能需要，靈活調節稀土氧化物種類；5）刀坯尺寸可按成品刀剪體積累加計算得到，切割得到的單獨刀坯可直接鍛軋所需規格刀剪尺寸，邊角料浪費少，生產效率高，整體性價比最優。

技術領域

本發明涉及刀剪刃具生產技術領域，具體涉及一種應用等離子堆焊工藝生產復合刀坯的方法。

背景技術

目前高端刀剪產品大都采用優等鋼種或復合材料作為刀坯原料，一些刀坯通體為優等鋼種或復合材料直接生產刀剪產品，但日常使用刀剪過程中，刀剪刃部為主要受力磨損部位，刀身只需耐腐性能良好即可，因此刀坯會造成優質材料的浪費。還有一些高端刀剪產品是以焊接法或鑲嵌法將優等鋼種或復合材料與普通鋼材連接制成刀坯，再加工制成刀具，而這種方法存在的問題是：焊接法所造成焊縫金屬存在于刀身與刀刃之間，焊縫金屬與刀身材料和刀刃材料兩者的焊接性能受材料種類制約較大，另外存在焊縫金屬與刀身、焊縫金屬與刀刃兩個交界面，增加了焊縫開裂的風險；鑲嵌法生產刀坯，不僅需要耗時耗力的匹配嵌槽與嵌入鋼條，而且仍需要焊接工藝將兩者固定，大大降低了生產效率。

等離子粉末堆焊是利用焊炬的鎢極作為電流的負極，刀坯基體作為電流的陽極，二者之間產生的等離子體作為熱能，并將熱能轉移給被焊接的刀坯基體，向該熱能區域送入焊接粉末材料，使其熔化后沉積在被焊接工件基體表面的堆焊工藝。等離子堆焊的優點是熱影響區小，對基體的熱影響小，使工件在焊接過程中變形小，其次等離子體能被精確調節，工藝可控性強，能夠焊接很薄的工件；第三等離子體能量密度大，熔透能力強，可以高速施焊，生產效率高。

由于等離子粉末堆焊后與基體材料之間結合強度高，堆焊層組織致密，耐蝕和耐磨性好，因此等離子堆焊工藝被廣泛應用于閥門密封面的耐磨堆焊、石油鉆桿或軋輥等磨損后的修復、以及農用機具旋耕刀和還田刀的生產中。目前等離子粉末的成分主要是鈷基合金粉末或鈷基焊棒，無法適用于不銹鋼制作的民用刀剪類刃具的生產，如何提高該類產品的綜合材料性能，實現更高的性價比，還有必要進行探索。

發明內容

本發明的目的在于提供一種應用等離子堆焊工藝生產復合刀坯的方法，克服現有技術的不足，解決目前存在的優質材料不能充分有效利用、焊接方式生產刀剪產品效率低以及焊接后雙焊縫開裂縫傾向大的問題，可根據刀坯刃部性能需要，將稀土氧化物加入刀坯堆焊合金材料中，使得刀坯材料綜合性能進一步提升，減少優質金屬材料的浪費，節約生產成本，實現整體性價比最優。

為實現上述目的，本發明通過以下技術方案實現：

一種應用等離子堆焊工藝生產復合刀坯的方法，其特征在于：通過等離子堆焊機將不銹鋼合金粉末直接堆焊在基體表面，形成堆焊層，再縱向切割形成片狀復合刀坯，其具體操作步驟如下：

1）預熱，將不銹鋼合金粉末在150~250℃下烘干2~3小時，基體在300~400℃預熱1~1.5h；

2）堆焊參數設定，設定等離子噴槍的運動路徑，覆蓋基體全部待堆焊表面，設定等離子噴槍的步進寬度為3~7mm/min，步進速度為250~290mm/min，等離子噴槍槍口與基體表面堆焊距離為15~25mm；所用離子氣和保護氣均為商用純氬氣，離子氣流量為1~2L/min，保護氣流量為1.5~2.5L/min，堆焊電流140~160A，堆焊電壓30~40V；

3）裝粉，將烘干后的不銹鋼合金粉末裝入等離子堆焊機的送粉罐中，設定送粉罐的送粉速率為50~70g/min；

4）堆焊，等離子噴槍按照預先設定運動路徑在基體表面進行堆焊，直到形成一塊在基體上帶有理想厚度的堆焊層的復合金屬；