本發(fā)明主要解決了棒材線冷剪剪刃激光制造結(jié)構(gòu)和制造流程及方法。

背景技術(shù)：

剪刃是鋼鐵企業(yè)各類鋼材生產(chǎn)線金屬剪切設(shè)備必不可少的關(guān)鍵部件，一般由含有貴重合金元素Cr,Mo,W等的鋼制造而成，整體制造費用十分昂貴，而且消耗量大，剪刃質(zhì)量的好壞直接影響生產(chǎn)產(chǎn)品的數(shù)量、質(zhì)量和生產(chǎn)效率。傳統(tǒng)棒材線剪刃整體采用優(yōu)質(zhì)工具鋼和合金模具鋼經(jīng)過復(fù)雜的熱處理和機加工藝制造。剪刃由于受到高沖擊力、壓強和高溫的作用，要求剪刃具有高強度、高硬度、高韌性、高淬透性等特點。盡管采用了上述高品質(zhì)高成本的材料，其壽命也只有1.5天左右，造成嚴(yán)重浪費和成本提升。

根據(jù)中國鋼鐵工業(yè)協(xié)會的統(tǒng)計，2010年國內(nèi)冷軋板帶鋼生產(chǎn)線用圓剪、中厚板生產(chǎn)線用圓剪及長條剪、熱軋板帶鋼生產(chǎn)線用弧形剪、棒線材生產(chǎn)線用異型剪等主要軋機生產(chǎn)線，剪刃需求量將分別達(dá)到14 萬件、4.9 萬件、0.5 萬件及8.6 萬件。

2012年螺紋鋼產(chǎn)量9.52億噸占鋼材產(chǎn)量的24.6%，約2.3億噸。按噸鋼0.9元計算棒材線冷剪消耗2億元左右。2012年鋼材產(chǎn)量9.52億噸較2010年的7.96億噸上漲19.6%,以其中的棒材線為例需求超過10萬件，按每件2000元計算市場需求超過2億元。經(jīng)過對全國棒材生產(chǎn)線調(diào)研，棒材線每月平均使用冷剪剪刃20對（即40件，每對使用周期1-2天后一次性淘汰）左右，單件價格2000元以上，120萬噸的生產(chǎn)線每年剪刃耗材100萬左右，噸鋼消耗0.9元左右。

使用激光復(fù)合制造棒材線冷剪剪刃使用成本將降低30%左右，即可以節(jié)約6000萬元左右，這從很大程度上減輕了鋼鐵企業(yè)的資金壓力，同時由于使用壽命延長，可以節(jié)約大量高品質(zhì)刀具用鋼，減少資源浪費。激光制造的棒材線冷剪剪刃大大提高了產(chǎn)品的性價比，降低了剪刃的制造成本，延長了剪刃的使用壽命，降低了使用方的噸鋼消耗。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

將在高溫和大剪切力下仍然保持高性能的鈷基材料通過激光熔覆在刃口關(guān)鍵部位，結(jié)構(gòu)上實現(xiàn)了以碳素合金鋼為基體，以高性能鈷基材料為作業(yè)材料通過激光熔覆達(dá)到完美冶金結(jié)合的目的。要保證這種結(jié)構(gòu)的實現(xiàn)并達(dá)到機械精度要求，工藝過程及工裝保證是關(guān)鍵。

為了提高剪刃壽命和降低鋼鐵企業(yè)生產(chǎn)成本，本發(fā)明提出了通過激光熔覆手段將高性能材料放在刃口和關(guān)鍵承載部位將“好鋼用在剪刃上”，實現(xiàn)螺紋鋼冷剪剪刃激光復(fù)合制造（見圖1、圖2、圖3、圖4）。

一般熱源如氬弧焊、等離子焊由于熱輸入密度不夠，造成熱影響區(qū)過大，形成粗大金相組織，同時形成內(nèi)應(yīng)力過大，在沖擊力和交變力作用下，結(jié)合部位產(chǎn)生裂紋，形成裂紋源，導(dǎo)致功能失效。而區(qū)別于一般熱源，激光熱輸入功率密度高，使熔覆層與基體形成冶金結(jié)合的同時，熱影響區(qū)大大減小，從而使內(nèi)應(yīng)力下降，降低產(chǎn)生裂紋的風(fēng)險。

圖3、圖4示意了本發(fā)明對上下剪刃激光復(fù)合制造的結(jié)構(gòu)。在剪刃剪切面受力點下將鈷基合金材料進(jìn)行梯度熔覆，這樣按剪切力傳遞下降的路線，逐級減少鈷基合金的熔覆量，既使刃口增強壽命，又降低成本消耗。

激光熔覆本質(zhì)上也是熱加工，也有產(chǎn)生變形的趨勢，為了降低變形量，減少激光熔覆鈷基材料工作層面的去除量，達(dá)到既滿足刃口功能實現(xiàn)又降低制造成本的目的，本發(fā)明提出在剪刃激光熔覆過程中，通過將剪刃1通過固定螺栓2穿過剪刃連接孔4連接在灰鑄鐵制作的平臺3上，分散加工過程中產(chǎn)生的熱量和應(yīng)力，可以有效限制變形（見圖5、圖6），減小后續(xù)加工難度。

附圖說明

圖1棒材螺紋鋼上剪刃圖紙。

圖2棒材螺紋鋼下剪刃圖紙。

圖3螺紋鋼冷剪激光復(fù)合上剪刃圖紙。

圖4螺紋鋼冷剪激光復(fù)合下剪刃圖紙。

圖5上剪刃校形示意圖。

圖6下剪刃校形示意圖。

具體實施方式

為詳細(xì)說明本發(fā)明之技術(shù)內(nèi)容、構(gòu)造特征、所達(dá)成目的及制作過程，配合附圖給予說明。

1.按圖1上剪刃、圖2下剪刃圖紙要求，預(yù)留出激光熔覆厚度制作出毛坯圖。

2.以碳素合金鋼為基體，按毛坯圖要求機械加工普通碳鋼上剪刃和下剪刃毛坯。

3.根據(jù)上剪刃、下剪刃圖紙要求，制作平臺3毛坯圖。

4.按毛坯圖技術(shù)要求，以灰鑄鐵為基材，加工成為平臺3。

5.根據(jù)圖1上剪刃、圖2下剪刃圖紙要求，選擇固定螺栓2。

6.按圖3上剪刃、圖4下剪刃激光熔覆圖紙要求，在剪刃剪切面受力點下按剪切力傳遞下降的路線將鈷基合金材料進(jìn)行梯度熔覆。

7.將激光熔覆后的上剪刃、下剪刃精加工到成品尺寸。