硬质合金刀体和制造所述硬质合金刀体的方法技术

一种制造硬质合金刀体(1)的方法，所述方法包括如下步骤：形成包含第一碳化物和第一粘结相的第一粉末组合物的第一部件(2、9、14、17)；在第一烧结操作中将所述第一部件(2)烧结至全密度；形成包含第二碳化物和第二粘结相的第二粉末组合物的第二部件(3)；在第二烧结操作中将所述第二部件(3)烧结至全密度；使所述第一部件(2)的第一表面(4)与所述第二部件(3)的第二表面(5)接触，和在热处理操作中对所述第一和第二表面进行接合。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】硬质合金刀体和制造所述硬质合金刀体的方法
本专利技术涉及一种硬质合金刀体及其制造方法。专利技术背景硬质合金刀体例如切削构件常规上通过粉末压制和烧结来制造。硬质合金是在粘结相中包含在微米范围内的至少一种硬质相的小粒子的复合材料。硬质合金中的硬质相通常为碳化钨(WC)。另外，还可以包含具有一般组成(Ti、Nb、Ta、W)C的其它金属碳化物以及例如Ti(C、N)的金属碳氮化物。所述粘结相通常包含钴(Co)作为主要成分。关于粘结相还可以使用其它组成，例如CO、Ni和Fe的组合或Ni和Fe的组合。硬质合金的工业生产通常包括将给定比例的原料和添加剂的粉末使用研磨液体以湿状态进行混合。所述液体通常为醇，例如乙醇、或水、或其混合物。然后，将待混合物研磨成均匀的浆料。出于对原料进行密切地解聚结(deagglomerating)和混合的目的，来进行所述湿研磨操作。单独的原料颗粒(grain)还区分到一定程度。然后将得到的浆料例如利用喷雾干燥器进行干燥并粒化，并可将得到的粒状物(granulate)用于生坯的单轴压制中、用于挤出中或用于注射成型中。用于切削构件的硬质金属刀体常规上通过压制和烧结来制造。在烧结之前必须尽可能地获得期望的烧结体形式，因为烧结体的加工是昂贵的。因此，如果需要，在原位压制(as-pressed)和/或预烧结条件下加工成期望形状，其后对刀体进行最后烧结。在烧结期间，所述刀体通常线性收缩约17％。此处和在下文中所使用的术语“压制”涉及将材料粉末例如碳化钨(WC)与钴(Co)一起在冲压机与模具之间压制，从而形成生坯。所述压制可以是单轴的或多轴的。为了制造具有复杂几何形状的部件，优选使用注射成型或挤出。在用于粉末技术中时，注射成型通常被称为粉末注射成型(PIM)。粉末注射成型要求模具具有所制造部件的特定形状。在碳化钨基硬质金属部件的粉末注射成型中，应用如下四个连续步骤：1.将粒化的硬质合金粉末与粘合剂体系混合以形成给料。2.使用所述混合给料实施注射成型。将材料加热至100～240℃，迫使其进入具有期望形状的空腔中，冷却，然后从所述空腔中移出。3.将粘合剂体系从得到的部件除去，也称作脱脂(debinding)。4.对所述部件进行烧结。通常应用用于硬质合金的普通烧结步骤。在对粉末注射成型部件进行烧结期间，所述部件通常线性收缩约20％。大硬质合金刀体的粉末注射成型有时导致在注射成型之后的烧结操作期间在刀体中形成裂纹。在注射成型、脱脂和烧结之后产生裂纹的问题易于随注射成型刀体的材料厚度的增大而增大。US5,333,520公开了一种制造用于具有复杂几何形状的切削工具、凿岩工具或磨损部件的硬质合金刀体的方法。通过将在烧结在一起之前已经压制成生坯的至少两个部件烧结在一起，制造硬质合金刀体。由于在烧结期间所述至少两个部件收缩，所以存在如下的风险：两个部件经历不同收缩率，且这可能导致在硬质合金刀体中产生裂纹。各个部件不同的收缩率可能是出于如下原因：在进行各个压制操作时，在所述部件中获得不同的密度。因此期望发现一种在切削构件中不存在形成裂纹的风险的条件下制造硬质合金的金属切削构件的改进方法，所述金属切削构件由在两个分开的成形操作中形成的至少两部件构成。专利技术目的本专利技术的目的是提供一种制造金属切削构件的方法，其中防止在切削构件中形成裂纹。本专利技术另外的目的是提供一种具有优异性质的金属切削构件。专利技术概述根据本专利技术的一个方面，通过根据本专利技术的制造硬质合金刀体的方法实现上述目的。所述方法包括如下步骤：-形成包含第一碳化物和第一粘结相的第一粉末组合物的第一部件，-在第一烧结操作中将所述第一部件烧结至全密度(fulldensity)，-形成包含第二碳化物和第二粘结相的第二粉末组合物的第二部件，-在第二烧结操作中将所述第二部件烧结至全密度，-使所述第一部件的第一表面与所述第二部件的第二表面接触，-在热处理操作中对所述第一和第二表面进行接合，和-在其中所述第一粘结相和所述第二粘结相处于液态的温度下实施热处理操作以对所述至少第一和第二部件进行接合。在该说明书中和在权利要求书中，全密度指的是理论密度的至少99.5％的密度，优选理论密度的至少99.9％的密度。由此，所述第一和第二部件的密度在所述热处理操作期间将不会变化。如本专利技术的背景说明中所述的，硬质合金包含嵌入粘结相中的微米范围中的金属碳化物小颗粒硬质相，所述金属碳化物例如是碳化钨(WC)。通过在热处理操作中对所述第一部件和第二部件进行机械接合，提供一种其中能够将最合适的方法用于制造硬质合金刀体的各个部件的方法，由此可以以成本高效的方式将各个部件的制造最优化，并还获得优异品质的最终产物。由于在第一和第二烧结操作中将第一部件和第二部件烧结至全密度，所以在热处理操作中不存在另外的收缩，这意味着，可良好控制产物的最终形状，且在对所述至少两个部件进行组装的热处理操作期间硬质合金刀体不会另外收缩。取决于第一和第二部件中的组成的类型且还取决于第一和第二部件的尺寸，可以在相同的烧结操作期间或以不同的烧结操作，将所述第一和第二部件烧结至全密度。在1300℃～1480℃区间、优选1340℃～1440℃区间的温度下分别实施所述第一和第二部件的烧结，并实施15分钟～120分钟区间的时间。根据本专利技术的一个实施方案，所述方法包括通过注射成型来形成所述第一部件。根据本专利技术的一个实施方案，所述方法另外包括如下的步骤：-以与所述第二表面接触的方式布置所述第一表面，然后实施所述热处理操作。所述第一和第二表面必须为平面的和平行的，以在热处理操作期间获得良好的接触，从而在界面处实现优异的结合。由所述成形操作、或通过研磨并然后烧结、或通过在烧结操作之后对各个表面进行研磨，直接得到基本平面的第一和第二表面。根据本专利技术的一个实施方案，所述方法包括在1280℃～1550℃区间、优选1350℃～1420℃区间的温度下实施所述热处理操作，实施1～90分钟、优选30～60分钟的时间。由此第一粘结相和第二粘结相处于液态中至少1分钟，并在第一与第二表面之间获得优异的结合。在所述至少1分钟期间，所述第一和第二粘结相在整个第一和第二部件中处于液态。用于热处理操作的优选温度和时间取决于接合在一起的至少两个部件的尺寸和各个部件的组成。根据本专利技术的一个实施方案，在单轴或多轴压制操作中形成所述第二部件。根据本专利技术的一个实施方案，所述方法包括如下步骤：-以与所述第一表面和所述第二表面接触的方式在所述第一表面和所述第二表面之间布置至少一个金属箔或金属膜，然后实施热处理操作。所述薄箔或膜的厚度的区间为0.005～0.5mm，优选0.008～0.1mm。所述薄箔或膜由金属材料制成，所述金属材料例如是如下材料中的一种或其合金：铁、镍和钴。通过在热处理操作之前将金属箔或膜布置在所述表面之间，在热处理时获得改进的润湿。根据本专利技术的一个实施方案，所述方法包括如下步骤：在所述第一表面上设置至少一处凹进和在所述第二表面的相应表面上设置至少一处相应/匹配的凸起，使得在热处理操作期间确保所述第一表面和第二表面的相对位置。根据本专利技术的一个实施方案，通过在热处理操作期间将所述第一和第二部件布置在固定装置(fixture)中，确保所述第一与第二表面之间的接触。根据本专利技术的一本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制造硬质合金刀体(1)的方法，所述方法包括如下步骤：‑形成包含第一碳化物和第一粘结相的第一粉末组合物的第一部件(2、9、14、17)，‑在第一烧结操作中将所述第一部件(2)烧结至全密度，‑形成包含第二碳化物和第二粘结相的第二粉末组合物的第二部件(3)，‑在第二烧结操作中将所述第二部件(3)烧结至全密度，‑使所述第一部件(2)的第一表面(4)与所述第二部件(3)的第二表面(5)接触，‑在热处理操作中对所述第一和第二表面进行接合，和‑在其中所述第一粘结相和所述第二粘结相处于液态的温度下，实施对所述至少第一和第二部件进行接合的热处理操作。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.03.29 EP 12162058.71.一种制造硬质合金刀体(1)的方法，所述方法包括如下步骤：-通过注射成型或挤出来形成包含第一碳化物和第一粘结相的第一粉末组合物的第一部件(2、9、14、17)，-在第一烧结操作中将所述第一部件(2)烧结至全密度，-通过单轴或多轴压制来形成包含第二碳化物和第二粘结相的第二粉末组合物的第二部件(3)，-在第二烧结操作中将所述第二部件(3)烧结至全密度，-使经过烧结的所述第一部件(2)的第一表面(4)与经过烧结的所述第二部件(3)的第二表面(5)接触，-在热处理操作中对所述第一和第二表面进行接合，和-在其中所述第一粘结相和所述第二粘结相处于液态的温度下，实施对至少所述第一和第二部件进行接合的热处理操作。2.根据权利要求1所述的方法，其包括在1280～1550℃区间的温度下实施所述热处理操作1～90分钟区间的时间。3.根据权利要求2所述的方法，其包括在1350～1420℃区间的温度下实施所述热处理操作。4.根据权利要求2或3所述的方法，其包括实施所述热处理操作30～60分钟区间的时间。5.根据权利要求1或2所述的方法，其包括在实施所述热处理操作之前，将至少一个金属箔或金属膜(6)布置在所述第一表面(4)与所述第二...

【专利技术属性】
技术研发人员：博·扬松，佩尔·强森，托马斯·佩尔松，
申请(专利权)人：山高刀具公司，
类型：发明
国别省市：瑞典;SE