一種用聚晶金剛石為材料的刀具加工制造工藝的制作方法
【技術領域】
[0001]該發明屬于鑄造加工技術領域，本發明涉及聚晶金剛石及其刀具。尤其是一種用聚晶金剛石為材料的刀具加工制造工藝。
【背景技術】
[0002]傳統的切削刀具，大多高速鋼、硬質合金鋼為材料，主要用來切削鑄鐵、淬硬鋼等金屬材料。這些切削刀具的硬度、耐磨性能、韌性、耐高溫性能都有一定的局限性，使用壽命短，且硬度低，導熱系數小，熱量傳遞迅速慢，而且其摩擦系數大，切削力比較大，熱膨脹系數大，因此其刀具熱變形大，加工精度底且在加工過程中切肩易粘結在刀尖上形成積肩瘤。后來隨著技術的發展發明了新的刀具材料，純Si3N4刀具或者純Al 203刀具，但這些刀具材料抗沖擊性差，斷裂韌性不好，抗彎能力弱，切削速度不平穩，易形成機械瘤，而且工效低，不僅耗費時間，而且震動大，容易產生尖叫聲，導致被加工表面光潔度差，工件易變形，京城導致零件報廢，造成重大經濟損失，而且刀具刃口破損失效，刀具使用壽命不高。
【發明內容】
[0003]針對現有技術的不足，本發明為了解決上述問題，設計了一種用聚晶金剛石為材料的刀具加工制造工藝。
[0004]本發明制備了該一種刀具加工知道工藝，其所用材料成分的百分比含量:TiC 1.2 % -2.1 %, Co 0.89 % -1.23 %, Ni 1.25 % -1.78 %, Nb 0.23 % -0.56 %,SiC7.53% -8.95%，其余成為主要為C6。和不可避免的雜質，優選TiC 1.3% -1.9%, Co
0.91% -1.13%, Ni 1.52% -1.62%, Nb 0.27% -0.41%, SiC 7.92%-8.24%，其加工工藝關鍵技術如下:(1)將各種比列的成分的物質混合均勻，放入預先預熱的熔爐，加溫熔煉混合物得到熔液，其中預熱溫度為800-900°C，熔煉溫度控制在1400-1600°C，在熔煉過程中進行磁化攪拌:在熔爐外圍施加旋轉的磁場，使熔液產生感應渦流，之后進行磁吸供料處理，即:利用供料磁場發生器將熔液抽送到壓鑄機保溫爐內，使其在氮氣氣氛下保溫20-30min，并且控制壓鑄機保溫爐內熔液溫度在850_920°C，最后進行熱式壓鑄，即:將合金熔液輸入壓鑄模進行壓鑄，壓鑄模溫度為100-200度，保持時間5-10分鐘，取出鑄件刀具，(2)對刀具進行去應力處理，進行淬火+回火處理，采用二次淬火法，先水冷，在500-650°C快速水冷，500°C以100°C /h的冷卻速度進行冷卻，再進行高溫回火處理，回火溫度為550-650°C，(3)進行刀具表面滲氮，冷卻至550-650°C后送入充滿氮氣與氫氣的等溫爐中，爐溫為620-670°C，保溫0.5-1.5h，后出爐空冷，(4)將滲氮后的刀具進行噴砂處理去除氧化皮，再進行表面磷酸處理，(5)防腐處理:將鎂、硅酸鹽水泥、水玻璃、三氧化二鋁，水等配成粘稠狀混合液體，攪拌均勻后，采用高壓法將其噴涂刀具表面，然后將其放于400-580°C下進行加熱烘烤，使其表面形成一層保護膜，達到防腐防銹的目的(6)對防腐處理后的刀具進行研磨處理，在檢測是否合格，否者返回到(4)。(注意:在設計時刀具角度為前角 γ。=-5.7°C-24.1°C，主后角 a Q= 5°C _11°C，主偏角 K r取 90°C，75°C，60°C，45°C，300C ο背前角和背后角在背平面內測量，副偏角在基面內測量，刃傾角在切削面背內測量)。
[0005]本發明優點在于:在刀具材料中加入了一定量的TiC，同時加入金屬Ni等從而提高了刀具沖擊性，抗彎強度，加強各組織的結合并且可以抑制組織的長大，綜合機械性好，切削速度穩定，耐磨性好，硬度高，耐高溫性好，導熱性好等特性，脆性進一步降低，由于在聚晶金剛石體中，碳原子的四個價電子按四面體結構成鍵，每個碳原子與四個相鄰原子形成共價鍵，進而組成金剛石結構，該結構的結合力和方向性很強，從而使金剛石具有極高硬度，因此其硬度可達8000HV，為硬質合金的80?120倍，其導熱系數為700W/mK，為硬質合金的1.5?9倍，因此聚晶金剛石刀具熱量傳遞迅速，而且其摩擦系數一般僅為0.1?0.3，可顯著減小切削力，熱膨脹系數僅為0.9X10 6?1.18X10 6，僅相當于硬質合金的1/5，因此其刀具熱變形小，加工精度高且在加工過程中切肩不易粘結在刀尖上形成積肩瘤。
【具體實施方式】
[0006]實施例一
[0007]—種聚晶金剛石材料的刀具，其所用材料成分為:TiC 1.2%，Co 0.89%, Ni1.25%, Nb 0.23%, SiC 7.53%，其余成為主要為C6。和不可避免的雜質，其加工工藝關鍵技術如下:(I)將各種比列的成分的物質混合均勻，放入預先預熱的熔爐，加溫熔煉混合物得到熔液，其中預熱溫度為800 °C，熔煉溫度控制在1400 °C，在熔煉過程中進行磁化攪拌:在熔爐外圍施加旋轉的磁場，使熔液產生感應渦流，之后進行磁吸供料處理，即:利用供料磁場發生器將熔液抽送到壓鑄機保溫爐內，使其在氮氣氣氛下保溫20min，并且控制壓鑄機保溫爐內熔液溫度在850°C，最后進行熱式壓鑄，即:將合金熔液輸入壓鑄模進行壓鑄，壓鑄模溫度為100度，保持時間5分鐘，取出鑄件刀具，(2)對刀具進行去應力處理，進行淬火+回火處理，采用二次淬火法，先水冷，在500°C快速水冷，500°C以100°C /h的冷卻速度進行冷卻，再進行高溫回火處理，回火溫度為550°C，(3)進行刀具表面滲氮，冷卻至550°C后送入充滿氮氣與氫氣的等溫爐中，爐溫為620°C，保溫0.5h，后出爐空冷，(4)將滲氮后的刀具進行噴砂處理去除氧化皮，再進行表面磷酸處理，(5)防腐處理:將鎂、硅酸鹽水泥、水玻璃、三氧化二鋁，水等配成粘稠狀混合液體，攪拌均勻后，采用高壓法將其噴涂刀具表面，然后將其放于400°C下進行加熱烘烤，使其表面形成一層保護膜，達到防腐防銹的目的(6)對防腐處理后的刀具進行研磨處理，在檢測是否合格，否者返回到(4)。(注意:在設計時刀具角度為前角 γ。=-5.7°C-24.1°C，主后角 α。= 5°C _11°C，主偏角 K r取 90°C，75°C，60°C，45°C，30°C。背前角和背后角在背平面內測量，副偏角在基面內測量，刃傾角在切削面背內測量)。
[0008]實施例二
[0009]一種聚晶金剛石材料的刀具，其所用材料成分為:TiC 2.1%，Co 1.23%, Ni
1.78%, Nb 0.56%, SiC 8.95%，其余成為主要為C6。和不可避免的雜質，其加工工藝關鍵技術如下:(I)將各種比列的成分的物質混合均勻，放入預先預熱的熔爐，加溫熔煉混合物得到熔液，其中預熱溫度為900 °C，熔煉溫度控制在1600 °C，在熔煉過程中進行磁化攪拌:在熔爐外圍施加旋轉的磁場，使熔液產生感應渦流，之后進行磁吸供料處理，即:利用供料磁場發生器將熔液抽送到壓鑄機保溫爐內，使其在氮氣氣氛下保溫30min，并且控制壓鑄機保溫爐內熔液溫度在920°C，最后進行熱式壓鑄，即:將合金熔液輸入壓鑄模進行壓鑄，壓鑄模溫度為200度，保持時間10分鐘，取出鑄件刀具，(2)對刀具進行去應力處理，進行淬火+回火處理，采用二次淬火法，先水冷，在650°C快速水冷，500°C以100°C /h的冷卻速度進行冷卻，再進行高溫回火處理，回火溫度為650°C，(3)進行刀具表面滲氮，冷卻至650°C后送入充滿氮氣與氫氣的等溫爐中，爐溫為670°C，保溫1.5h，后出爐空冷，(4)將滲氮后的刀具進行噴砂處理去除氧化皮，再進行表面磷酸處理，(5)防腐處理:將鎂、硅酸鹽水泥、水玻璃、三氧化二鋁，水等配成粘稠狀混合液體，攪拌均勻后，采用高壓法將其噴涂刀具表面，然后將其放于580°C下進行加熱烘烤，使其表面形成一層保護膜，達到防腐防銹的目的(6)對防腐處理后的刀具進行研磨處理，在檢測是否合格，否者返回到(4)。(注意:在設計時刀具角度為前角γ。=-5.7°C-24.1°C，主后角α。= 5°C _11°C，主偏角K r取90°C，75°C，60°C，45°C，3(TC。背前角和背后角在背平面內測量，副偏角在基面內測量，刃傾角在切削面背內測量)。
[0010]申請人聲明，本發明通過上述實施例來說明本發明的詳細工藝設備和工藝流程，但本發明并不局限于上述詳細工藝設備和工藝流程，即不意味著本發明必須依賴上述詳細工藝設備和工藝流程才能實施。所屬技術領域的技術人員應該明了，對本發明的任何改進，對本發明產品各原料的等效替換及輔助成分的添加、具體方式的選擇等，均落在本發明的保護范圍和公開范圍之內。
【主權項】
1.一種用聚晶金剛石為材料的刀具加工制造工藝，聚晶金剛石包括下列重量百分比含量:TiC 1.2% -2.1%, Co 0.89% -1.23%, Ni 1.25% -1.78%, Nb 0.23% -0.56%, SiC.7.53% -8.95%，其余成為主要為C60和不可避免的雜質，特征在于: (1)將各種比列的成分的物質混合均勻，放入預先預熱的熔爐，加溫熔煉混合物得到熔液，其中預熱溫度為800-900 °C，熔煉溫度控制在1400-1600 °C，在熔煉過程中進行磁化攪拌:在熔爐外圍施加旋轉的磁場，使熔液產生感應渦流，之后進行磁吸供料處理，即:利用供料磁場發生器將熔液抽送到壓鑄機保溫爐內，使其在氮氣氣氛下保溫20-30min，并且控制壓鑄機保溫爐內熔液溫度在850-920°C，最后進行熱式壓鑄，即:將合金熔液輸入壓鑄模進行壓鑄，壓鑄模溫度為100-200度，保持時間5-10分鐘，取出鑄件刀具， (2)對刀具進行去應力處理，進行淬火+回火處理，采用二次淬火法，先水冷，在500-650°C快速水冷，500°C以100°C /h的冷卻速度進行冷卻，再進行高溫回火處理，回火溫度為 550-650 °C， (3)進行刀具表面滲氮，冷卻至550-650°C后送入充滿氮氣與氫氣的等溫爐中，爐溫為620-670°C，保溫0.5-1.5h，后出爐空冷， (4)將滲氮后的刀具進行噴砂處理去除氧化皮，再進行表面磷酸處理， (5)防腐處理:將鎂、硅酸鹽水泥、水玻璃、三氧化二鋁，水等配成粘稠狀混合液體，攪拌均勻后，采用高壓法將其噴涂刀具表面，然后將其放于400-580°C下進行加熱烘烤，使其表面形成一層保護膜，達到防腐防銹的目的， (6)對防腐處理后的刀具進行研磨處理，在檢測是否合格，否者返回到(4)。
【專利摘要】本發明公開了一種聚晶金剛石為材料的刀具制造方法。該發明屬于鑄造加工技術領域，該聚晶金剛石材料主要包含TiC？Co？Ni等，其加工流程為燒結—硼砂—去應力處理—防腐處理—研磨—檢測，該工藝流程簡單便于操作，一般主要用于加工難加工的鑄鐵(灰鑄鐵、高合金耐磨鑄鐵等)、以及各種高碳鋼、合金鋼等，由于在材料中含有一定量的TiC,從而改善了道具的抗沖擊強度，因此本刀具硬度高、抗壓強度高、導熱性及耐磨性好等特性，可在高速切削中獲得很高的加工精度和加工效率本刀具由硬質合金刀柄和刀頭兩部分通過焊接組成，采用熱壓成形和燒結的方法獲得。
【IPC分類】C22F1/16, C23C8/24, C22C26/00, B22D17/00, C22C32/00
【公開號】CN105586522
【申請號】CN201410573163
【發明人】沈秋
【申請人】無錫橋陽機械制造有限公司
【公開日】2016年5月18日
【申請日】2014年10月23日