一种精密加工用合金数控刀片及其制备工艺制造技术

本发明专利技术提供一种精密加工用合金数控刀片及其制备工艺。一种精密加工用合金数控刀片的制备工艺包括以下步骤：球磨混合原料并真空熔炼、喷射激光束进行熔化再造粒、加入石墨烯并压制成型、烧结并喷砂毛化和激光熔覆保护涂层并湿喷砂处理。本发明专利技术通过将金属原料球磨后经过真空熔炼制成条状合金，再通过激光束将旋转的条状合金熔化成熔体液滴，该液滴迅速冷却固化后，得到的合金粉末成分分布均匀、粒度可控，利用该合金粉末制作的数控刀片精密度较高，且具备优异的耐磨性能和抗冲击韧性。具备优异的耐磨性能和抗冲击韧性。具备优异的耐磨性能和抗冲击韧性。

【技术实现步骤摘要】
一种精密加工用合金数控刀片及其制备工艺


[0001]本专利技术涉及数控刀片领域，具体涉及一种精密加工用合金数控刀片及其制备工艺。

技术介绍

[0002]数控刀片是可转位车削刀片的总称，主要应用在金属的车削、铣削、切断切槽、螺纹车削等领域，它可分为金属陶瓷刀片、非金属陶瓷刀片和硬质合金刀片等，具有高效率、高耐磨和耐高温等性能。
[0003]现有的硬质合金刀片通常是由高熔点高硬度的碳化钨和金属钴等为原料，经过球磨、压制和烧结等制作而成的，仅仅进行球磨无法使混合合金粉末的各成分分布均匀，使得压制时各位置密度不一致，以导致烧结后数控刀片发生形变，从而导致制得的数控刀片精密度不高。
[0004]因此，我们提出了一种使各成分分布均匀以提高精密度的精密加工用合金数控刀片及其制备工艺。

技术实现思路

[0005]针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的在于提供一种精密加工用合金数控刀片及其制备工艺。
[0006]一种精密加工用合金数控刀片的制备工艺，包括如下步骤：S1：球磨混合原料并真空熔炼将WC、Co、TiCN和W均匀分散混合后，进行球磨，然后经过真空熔炼和自然冷却，得到条状合金；S2：喷射激光束进行熔化再造粒通过旋转夹持架将上述条状合金转动，再通过激光束将旋转的条状合金熔化，形成熔体液滴，快速冷却后，得到合金粉末；S3：加入石墨烯并压制成型将石墨烯和粘结剂分别加入上述合金粉末中，均质混合，均匀分散后，再进行压制成型，得到前驱合金胚体；S4：烧结并喷砂毛化压制成型后，将上述装有前驱合金胚体的压制模具取出，再放入放电等离子烧结炉中，烧结30
‑
40min，得到合金基体，然后对该合金基体进行脱模和表面喷砂毛化，得到毛化基体；S5：激光熔覆保护涂层并湿喷砂处理将Fe粉、Cr粉、Si粉、Ni粉、C粉和Co粉球磨混合制备混合粉末，再通过激光熔覆将该混合粉末熔覆在上述毛化基体表面，经过湿喷砂处理后，得到精密加工用合金数控刀片。
[0007]进一步地，步骤S1的球磨混合原料并真空熔炼，具体包括如下步骤：
S1.1：将WC、Co、TiCN和W按质量分数比为70
‑
80:10
‑
13:1.3
‑
2:5.1
‑
6.3一起加入高速分散机中，均匀分散10
‑
15min，得到混合金属物料；S1.2：打开高速分散机的出料阀门，将上述混合金属物料投入球磨机中，直至球磨机内的第一重力传感器检测球磨机内的重力不再增加时，第一重力传感器向控制器发送信号；S1.3：控制器接收到第一重力传感器发送的信号后，控制球磨机开启，球磨3
‑
5h后，得到混合金属粉体；S1.4：随后控制器控制球磨机停止球磨，并控制球磨机的出料组件打开，通过出料组件将上述混合金属粉体送入非自耗电极真空电弧炉中；S1.5：直至混合金属粉体全部进入非自耗电极真空电弧炉内后，控制器控制非自耗电极真空电弧炉以1350
‑
1580℃的温度对混合金属粉体真空熔炼2
‑
3h，自然冷却后，得到条状合金。
[0008]进一步地，步骤S2的喷射激光束进行熔化再造粒，具体包括如下步骤：S2.1：通过旋转夹持架将步骤S1.5制得的条状合金横向夹持在造粒箱内壁上，然后通过真空阀对造粒箱进行抽真空处理；S2.2：通过气泵向造粒箱内充入氩气，直至造粒箱内的气压传感器检测到造粒箱内部压力为0.02
‑
0.05MPa，气压传感器向控制器发送信号；S2.3：控制器接收到气压传感器发送的信号后，控制旋转夹持架对条状合金施加4
‑
5V的电压和1000
‑
1200A的电流，同时，控制旋转夹持架以2870
‑
3500r/min的速率进行旋转，通过旋转夹持架带动条状合金进行旋转；S2.4：随后控制器控制激光喷枪开启，激光喷枪向旋转的条状合金上喷射激光束，将条状合金熔化，再通过条状合金旋转的离心力将熔化后的条状合金以熔体液滴形态甩出；S2.5：熔体液滴被甩出后在氩气中迅速冷却固化，得到合金粉末，并掉落在造粒箱底部的收集室内，进行收集。
[0009]进一步地，步骤S3的加入石墨烯并压制成型，具体包括如下步骤：S3.1：条状合金全部熔化后，关闭电压、电流、旋转夹持架和激光喷枪，并启动收集室的传送组件；S3.2：通过传送组件将步骤S2.5制得的合金粉末送入均质机中，直至均质机内的第二重力传感器检测到均质机内的重力开始增加时，第二重力传感器向控制器发送信号；S3.3：控制器接收到第二重力传感器发送的信号后，控制均质机顶部的喷雾器开启，同时控制均质机的进料组件开启，通过进料组件将石墨烯加入均质机中，并通过喷雾器将粘结剂喷入均质机中，与合金粉末进行充分混合；S3.4：直至第二重力传感器检测到均质机内的重力不再增加时，第二重力传感器再次向控制器发送信号；S3.5：控制器再次接收到第二重力传感器发送的信号后，控制喷雾器关闭，并控制均质机开启，均质5
‑
10min后，得到预处理物料；S3.6：随后控制器控制均质机关闭，并控制均质的出料阀门打开，将上述预处理物料加入压制模具中；
S3.7：将含预处理物料的压制模具放入成型压力机，进行压制成型，得到前驱合金胚体。
[0010]进一步地，步骤S5的激光熔覆保护涂层并湿喷砂处理，具体包括如下步骤：S5.1：将Fe粉、Cr粉、Si粉、Ni粉、C粉和Co粉一起加入行星球磨机中，以100
‑
200r/min的速率球磨1
‑
3h，得到混合粉末；S5.2：将上述混合粉末装入激光熔覆机的送粉器中，设定激光器的输出功率为2000
‑
3000W，激光光斑直径为4
‑
5mm，激光扫描速度为400
‑
500mm/min，送粉速度为20
‑
40g/min；S5.3：将步骤S4制得的毛化基体进行刃口钝化，再放入激光熔覆机内；S5.4：随后向激光熔覆机内充入氩气，直至激光熔覆机内的气体浓度分析仪检测到机内氩气浓度为95
‑
99.9%，气体浓度分析仪向控制器发送信号；S5.5：控制器接收到气体浓度分析仪发送的信号后，控制激光熔覆机开启，送粉器吸入氩气并对其进行压缩；S5.6：通过氩气将混合粉末输送到毛化基体表面，进行激光熔覆保护涂层，得到附涂层基体；S5.7：待上述附涂层基体自然冷却后，通过砂水泵对附涂层基体进行湿喷砂处理，得到精密加工用合金数控刀片。
[0011]进一步地，步骤S2.2中的气泵从造粒箱的下部向造粒箱内充入常温氩气，将熔体液滴冷却固化后，氩气温度相对升高，并通过造粒箱上部的抽气机将升温氩气抽出，再通入步骤S5.4的激光熔覆机内，以将激光熔覆机内的空气排出，待激光熔覆完成后，再通过储气箱上的进气阀将激光熔覆机内的氩气吸入储气箱内，自然冷却至室温后，再通过气泵将储气箱内的常温氩气充入造粒箱内，以此不断循环。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1. 一种精密加工用合金数控刀片的制备工艺，其特征在于，包括如下步骤：S1：球磨混合原料并真空熔炼将WC、Co、TiCN和W均匀分散混合后，进行球磨，然后经过真空熔炼和自然冷却，得到条状合金；S2：喷射激光束进行熔化再造粒通过旋转夹持架将上述条状合金转动，再通过激光束将旋转的条状合金熔化，形成熔体液滴，快速冷却后，得到合金粉末；S3：加入石墨烯并压制成型将石墨烯和粘结剂分别加入上述合金粉末中，均质混合，均匀分散后，再进行压制成型，得到前驱合金胚体；S4：烧结并喷砂毛化压制成型后，将上述装有前驱合金胚体的压制模具取出，再放入放电等离子烧结炉中，烧结30
‑
40min，得到合金基体，然后对该合金基体进行脱模和表面喷砂毛化，得到毛化基体；S5：激光熔覆保护涂层并湿喷砂处理将Fe粉、Cr粉、Si粉、Ni粉、C粉和Co粉球磨混合制备混合粉末，再通过激光熔覆将该混合粉末熔覆在上述毛化基体表面，经过湿喷砂处理后，得到精密加工用合金数控刀片。2.根据权利要求1所述的一种精密加工用合金数控刀片的制备工艺，其特征在于，步骤S1的球磨混合原料并真空熔炼，具体包括如下步骤：S1.1：将WC、Co、TiCN和W按质量分数比为70
‑
80:10
‑
13:1.3
‑
2:5.1
‑
6.3一起加入高速分散机中，均匀分散10
‑
15min，得到混合金属物料；S1.2：打开高速分散机的出料阀门，将上述混合金属物料投入球磨机中，直至球磨机内的第一重力传感器检测球磨机内的重力不再增加时，第一重力传感器向控制器发送信号；S1.3：控制器接收到第一重力传感器发送的信号后，控制球磨机开启，球磨3
‑
5h后，得到混合金属粉体；S1.4：随后控制器控制球磨机停止球磨，并控制球磨机的出料组件打开，通过出料组件将上述混合金属粉体送入非自耗电极真空电弧炉中；S1.5：直至混合金属粉体全部进入非自耗电极真空电弧炉内后，控制器控制非自耗电极真空电弧炉以1350
‑
1580℃的温度对混合金属粉体真空熔炼2
‑
3h，自然冷却后，得到条状合金。3.根据权利要求2所述的一种精密加工用合金数控刀片的制备工艺，其特征在于，步骤S2的喷射激光束进行熔化再造粒，具体包括如下步骤：S2.1：通过旋转夹持架将步骤S1.5制得的条状合金横向夹持在造粒箱内壁上，然后通过真空阀对造粒箱进行抽真空处理；S2.2：通过气泵向造粒箱内充入氩气，直至造粒箱内的气压传感器检测到造粒箱内部压力为0.02
‑
0.05MPa，气压传感器向控制器发送信号；S2.3：控制器接收到气压传感器发送的信号后，控制旋转夹持架对条状合金施加4
‑
5V的电压和1000
‑
1200A的电流，同时，控制旋转夹持架以2870
‑
3500r/min的速率进行旋转，通过旋转夹持架带动条状合金进行旋转；
S2.4：随后控制器控制激光喷枪开启，激光喷枪向旋转的条状合金上喷射激光束，将条状合金熔化，再通过条状合金旋转的离心力将熔化后的条状合金以熔体液滴形态甩出；S2.5：熔体液滴被甩出后在氩气中迅速冷却固化，得到合金粉末，并掉落在造粒箱底部的收集室内，进行收集。4.根据权利要求3所述的一种精密加工用合金数控刀片的制...

【专利技术属性】
技术研发人员：谭征，张利平，曾添，陈德箭，刘金露，刘剑，郭谣，
申请(专利权)人：赣州海盛硬质合金有限公司，
类型：发明
国别省市：