[发明专利]锯、切刀和冲压模具的棱刃淬火法

说明书

本发明涉及特别是适用于木材加工的锯子齿刃，以及用于木料、纸张、纸筒及厚纸板、塑料、皮革以及纺织物加工中所用的切刀刀刃和冲压模具棱刃的淬火法。这种方法借助把能量辐射到上述工具需要淬火的棱刃区域来实现。在所列举的各种工业加工过程中，锯、切刀或者冲压模具的棱刃将会有磨损。这些工具的使用期限取决于棱刃的质量（所用材料以及淬火处理）、被切割锯切的材质以及其工作量。在达到使用期限后，这些工具或者需要重新磨快棱刃，或者报废。许多锯、切刀和冲压模具是由碳素钢制造的，通过加热和接着快速冷却，很容易达到淬火硬化的目的。因为淬火硬化总是和降低韧性相关联的，因此希望仅在棱刃区域淬火，而其它部份则不受影响。在锯、切刀和冲压模具的其它部份应当尽可能少的硬化，而保持尽可能大的韧性。

已知的，能部份地对棱刃淬火的方法中，有用电子辐射或激光辐射作为能源的。这种以电子辐射或者激光辐射来淬火的问题是，需要昂贵的设备。由于这一原因，至今很少有投入实用的。

电感应淬火更为人所知。在棱刃研磨后，通过一个由高频交变磁场产生的涡流来加热，以及迅速冷却来实现淬火。

由专利合作条约专利WO83/00051（根夫、瑞士）已知通过等离子辐射进行平面区域的表层淬火。因为其等离子辐射稳定性很差，在此以前还没有考虑到用等离子辐射对棱刃淬火。

对锯来说，采用特种材料钨铬钴合金焊接在锯齿尖上，是一个已知的方法。所接的钨铬钴合金材料再研磨成所需的齿尖形状。然而这种工艺也是非常昂贵的。

本发明在于提供一个对锯、切刀和冲压模具的棱刃进行淬火的方法。这一方法以简单易行、价格合理的能量辐射来实现。

依照本发明，采用受控的等离子辐射来实现淬火，有以下几个关键参数：等离子辐射相对被淬火的工件运动，其速度为5至100毫米/秒;等离子发生器喷咀至棱刃的距离为2至14毫米;等离子辐射的功率为1至10千瓦之间;所用的等离子喷咀的直径为3至7毫米之间。

在由上述参数组合的条件下，得到一个没有被采用过的全新的方法，即用等离子辐射对前述的各种工具的棱刃进行淬火。而且只有在上述的各项参数范围内，可以实现淬火工具的自然冷却，而不需要强迫空气冷却或者水冷却。

对于不同的材料厚度和棱刃的角度，依靠对位移速度V的控制，可以得到升温速度和冷却速度的最佳数值。对薄的材料，特别小于3毫米时，以及较小的刀刃角度，特别小于25°时，移动速度应选择得较快，否则由于冷却速度受到向工具的主体热传导的限制，而达不到高硬度的淬火目的。

对于大和厚的材料，以及较大的棱刃角度。为了达到较大的淬火范围，应当把移动速度选得比较小。

等离子辐射用氩或者氮，或者混合气体，通过弧形放电或者用高频电磁场激发形成气体的离子化。而辐射则通过合适的电极以及喷咀形状来实现。在等离子辐射束的轴心上温度可以达到15，000K（绝对温度）。

采用上述的等离子辐射，依照本发明给出的各项参数及其数值，对锯、切刀或冲压模具的棱刃淬火。被照射的局部区域炽热，其升温率达到5000K/秒。在能量辐射停止后，受热棱刃通过自然冷却，亦即热量被导向这些被淬火工件的基体，其降温率达到1000K/秒。同时产生一种细颗粒状的马丁体，其硬度可达到1000KV（维氏硬度）。

这种加工法的关键是，棱刃在加热时不允许熔介，然而又必须在需要淬火的区域有充分的热处理，这样才能保证所需的硬度。而这只有在上面给出的参数组合下才能实现。

下述的数值是特别适合淬火硬化条件的

等离子辐射功率    1至5千瓦

等离子喷咀直径    4至5.5毫米

等离子喷咀至棱刃的距离    3至9毫米

等离子辐射相对棱刃的移动速度    15至50毫米/秒

把等离子辐射的轴心对准棱刃的对称轴线，然后使切刀或者冲压模具相对等离子辐射移动。用这种方法可达到使棱刃的侧面均匀加热的目的。对锯子来说，加上等离子束以垂直于锯子平面，沿着齿刃厚度，在齿刃上方运动。这样可达到锯齿刃在其全部齿长上均匀加热。对某些锯子的形状来说，可以不作这样的机械横向运动，这样就有设备比较简单的优点。可用线圈产生一个偏转磁场，这个场介于阴极和喷咀的边沿之间。这样也可以使等离子束达到一定的展阔，适合某些齿形的目的。