[发明专利]复合材料焊接刀片的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种复合材料焊接刀片及其制造方法。

背景技术

近年来，随着数控加工技术的迅猛发展以及数控机床的普遍使用，可实现高效率、高稳定性、长寿命加工的超硬刀具的日渐普及，同时引入许多先进的切削加工概念，如高速切削、硬态加工、高稳定性加工、以车代磨、干式切削等，超硬刀具已成为现代切削加工中不可缺少的重要手段。

聚晶超硬材料具有极高的硬度和耐磨性，是刀具材料中最硬的材料。同时它的摩擦系数小，与非铁金属无亲和力，切屑易流出，热导率高，切削时不易产生积屑瘤，加工表面质量好。能有效地加工非铁金属材料和非金属材料，如铜、铝等有色金属及其合金、陶瓷、末烧结的硬质合金、各种纤维和颗粒加强的复合材料、塑料、橡胶、石墨、玻璃和各种耐磨的木材(尤其是实心木和胶合板等复合材料)。

目前，聚晶超硬材料焊接刀具均是将聚晶立方氮化硼复合片或者聚晶金刚石复合片焊接在硬质合金基体上制成。由于聚晶超硬材料复合片是将聚晶超硬材料层经高温高压烧结在硬质合金基体上，生产工艺较复杂，且聚晶超硬材料层与硬质合金之间易分层、产生裂纹，导致该焊接刀寿命短。另外，此种焊接刀切削刀尖、刃口少。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有高的焊接强度的、复合材料与基体直接焊接的复合材料焊接刀片的制造方法。

为了达到上述目的采用以下技术方案：包括刀头和基体，包括以下工艺步骤：首先，在基体上设置与刀头相配合的凹槽；然后，将刀头放置在基体的凹槽内；接着将焊接剂填充到刀头与基体之间的缝隙中，然后固定；最后将组合装好的刀片加热，冷却后制成复合材料焊接刀片；所述焊接剂包括占焊接剂总质量60％～95％的结合剂、占焊接剂总质量25％～1％的增强剂、占焊接剂总质量15％～0.5％的活性剂；将结合剂、增强剂、活性剂混合均匀制成焊接剂。

以镍、锡、铜、钒、银、锰、锆、钛、锌、铬、铝、镁元素中的一种或至少两种作为结合剂，以氮化钛、碳化钛、氮化铝、硼化钛的一种或至少两种作为增强剂，以钨、钼、铌、钽、钴、硅、硼砂中的一种或至少两种作为活性剂。

所述的氮化钛、碳化钛、氮化铝、硼化钛为粉末颗粒。

所述基体为金属基体。

将组合装好的刀片放入焊接炉中加热到700-1100℃。

本发明引入增强颗粒由于能缓解焊接层的热膨胀失配，降低残余热应力，可增加聚晶立方氮化硼烧结体、聚晶金刚石烧结体、氮化硅、氧化铝、氮化钛、碳化钛及其他陶瓷刀片以及其他用于金属切削的材料与基体间的结合强度。使得复合材料刀片的生产工艺简单化，解决了聚晶超硬材料复合片易分层、产生裂纹的问题，是质量控制更加稳定。此种焊接刀片，增加了切削刃口，延长了使用寿命。

聚晶超硬材料复合片，由于是金属基体与聚晶超硬材料不添加任何物质，在高温高压条件下结合在一起，几乎没有过渡相物质，各自的热膨胀系数不同，因此会造成热膨胀失配，从而出现热应力，而本发明正是采用引入结合剂、增强颗粒、活性剂等，是金属基体和复合材料刀头之间以合金化的结合方式形成过渡相物质，结合在一起，过渡相起到了牢固连接基体和复合材料刀头的效果，并且具有较强的强度和热稳定性。

另外，以往的聚晶超硬材料复合片只有1-2个刀刃，而本发明提供的刀片有4-8个刀刃，因而增加了整个刀片的使用寿命。

具体实施方式

实施例1

一种复合材料焊接刀片，包括刀头和金属基体，其制造方法包括以下工艺步骤：首先，在金属基体上设置与刀头相配合的凹槽；然后，将刀头放置在金属基体的凹槽内；接着将焊接剂填充到刀头与基体之间的缝隙中，然后固定；最后将组合装好的刀片放入焊接炉中加热到700-1100℃，冷却后制成复合材料焊接刀片；所述焊接剂包括占焊接剂总质量60％～95％的结合剂、占焊接剂总质量25％～1％的增强剂、占焊接剂总质量15％～0.5％的活性剂；将结合剂、增强剂、活性剂混合均匀制成焊接剂。

以镍、锡、铜、钒、银、锰、锆、钛、锌、铬、铝、镁元素中的一种或至少两种作为结合剂，以氮化钛、碳化钛、氮化铝、硼化钛粉末颗粒的一种或至少两种作为增强剂，以钨、钼、铌、钽、钴、硅、硼砂中的一种或至少两种作为活性剂。

实施例2

一种复合材料焊接刀片的制造方法，包括以下工艺步骤：将组合装好的刀片放入焊接炉中加热到700℃；所述焊接剂包括占焊接剂总质量60％的结合剂、占焊接剂总质量25％的增强剂、占焊接剂总质量15％的活性剂；将结合剂、增强剂、活性剂混合均匀制成焊接剂。