一种整体硬质合金滚刀及其制造工艺制造技术

本发明专利技术公开了一种整体硬质合金滚刀及其制造工艺，滚刀由以下重量份原料组成：85～92份硬质相、7‑11份粘结相、0.2～2份抑制剂和0.01～2份添加剂。所述硬质相为碳化钨；所述粘结相为钴粉；所述抑制剂为碳化铬或碳化钽；所述添加剂中各组分组成分别是：5％～40％吐温60，5％～60％司盘80，0.001％～5％石墨烯，余量为稀土元素。将上述混合原料经过湿磨、湿筛、干燥、压制、烧结和磨削得到整体硬质合金滚刀。本发明专利技术的整体硬质合金滚刀强度与韧性兼具，高速重切削加工过程中不易产生崩齿，可用于齿轮加工行业。

An Integral Carbide Hob and Its Manufacturing Technology

The invention discloses an integral carbide hob and its manufacturing process. The hob consists of 85 to 92 parts of hard phase, 7 to 11 parts of binder phase, 0.2 to 2 parts of inhibitor and 0.01 to 2 parts of additive. The hard phase is tungsten carbide; the bonding phase is cobalt powder; the inhibitor is chromium carbide or tantalum carbide; the components of the additive are 5%-40% Tween 60, 5%-60% Sipan 80, 0.001%-5% graphene, and the remainder is rare earth elements. After wet grinding, wet sieving, drying, pressing, sintering and grinding, the whole carbide hob is obtained. The holistic carbide hob of the invention has both strength and toughness, and is not easy to produce broken teeth in high speed heavy cutting process, and can be used in gear processing industry.

【技术实现步骤摘要】
一种整体硬质合金滚刀及其制造工艺
本专利技术涉及滚刀加工
，尤其是涉及一种整体硬质合金滚刀及其制造工艺。
技术介绍
随着国内各行业建设的推进，我国多个高端制造领域的技术发展给金属刀具带来了新的要求。与传统滚削加工相比，高速高效滚削加工技术在切削速度、进给量、切削深度等切削用量参数上均有大幅度提升，因此在高速滚削过程中呈现出许多新的特点，对刀具的要求也更高更严，齿轮加工技术正向着高速、高效、重载切削方向迅速发展。随着各行业精密仪器的层出不穷，传动齿轮也越来越精细，材质硬度越来越高，目前市场的滚刀主要是焊接式硬质合金滚刀和高速钢滚刀，焊接滚刀存在加工精度低、焊点易脱落等缺陷，高速钢滚刀强度差、使用寿命短，开发高性能整体滚刀以适应行业发展成为必然。整体硬质合金滚刀相对于焊接式硬质合金滚刀和高速钢滚刀有很高的刚度及硬度，其刀齿是沿圆柱或圆锥作螺旋线排列的齿轮加工刀具，有着更高的切削速度和切齿效率，更适合加工更高精度的各种类型齿轮。整体硬质合金滚刀通过刀坯磨削加工形成，滚刀刀坯通过粉末冶金方法成型。传统的成型方法中，通常采用石蜡或聚乙二醇为成型剂，成型剂在球磨过程中不易与超细粉体均匀分散，使得压制成型过程中容易产生压坯强度差、压制分层、掉边掉角、脱模效率低、报废率高等缺点。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种整体硬质合金滚刀及其制造工艺，整体硬质合金滚刀具有高强度、高韧性、高速、高效等优点，制造工艺有效解决了国内现有硬质合金滚刀产品在加工过程中存在的崩齿、热裂、磨损等问题。本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：一种整体硬质合金滚刀，所述滚刀的材料由以下重量份原料组成：85～92份硬质相、7～11份粘结相、0.2～2份抑制剂和0.01～2份添加剂，所述硬质相为纯度99.5％～99.99％碳化钨；所述粘结相为纯度99.90％～99.99％钴粉；所述抑制剂为纯度99.90％～99.99％碳化铬或碳化钽；所述添加剂中各组分组成分别是：5％～40％吐温60，5％～60％司盘80，0.001％～5％石墨烯，余量为稀土元素。在上述原料中，所述吐温60与司盘80的作用是使石墨烯与粉体更均匀分散，减少团聚，分散更均匀，压制更易成型，降低了制造难度和成本。石墨稀是自然界最薄、强度最高的一种新型纳米材料，其片层之间拥有极强的分子作用力，具有优越的润滑性能，石墨烯的添加使得合金粉体的摩擦系数大幅降低，有利于压制成型。稀土元素的添加使合金中硬质相得以细化、均匀、大孔隙减少并有净化晶界的作用，这些都有利于合金性能的改善。在本专利技术的一个具体实施方式中，所述的稀土元素为铈、镧、钇、钕、钆、镨中的一种或几种混合物。一种整体硬质合金滚刀的制造工艺，所述工艺步骤如下：(1)湿磨：按重量份85～92份硬质相、7～11份粘结相、0.2～2份抑制剂和0.01～2份添加剂称取的各原料，进行湿磨；(2)湿筛：用湿筛机对湿磨后料浆进行过筛；(3)干燥：将过筛后的料浆倒入混料器中干燥；(4)压制：将干燥后的粉料过筛网，称取粉料进行压制成型；(5)烧结：将压坯放入烧结炉中进行烧结，得到刀坯；(6)磨削：刀坯磨削加工形成整体硬质合金滚刀。在本专利技术的一个具体实施方式中，所述步骤(1)中通过滚筒式球磨机进行湿磨，湿磨介质为丙酮，研磨球为超细(费氏粒度0.2-0.6μm)硬质合金球，球料比为3:1、4:1或5:1其中一种。在本专利技术的一个具体实施方式中，所述步骤(2)湿筛机的目数为200～500目。在本专利技术的一个具体实施方式中，所述步骤(3)干燥时的真空度0.05～0.09Mpa，干燥温度93～100℃，干燥时间3～5h，冷却时间10～35min。在本专利技术的一个具体实施方式中，所述步骤(4)压制过程的具体操作：将模具清洗干净、吹干；将主要成分为二硫化钼的固体润滑剂均匀喷涂于模具型腔内壁、模具上冲、模具上冲头、模具芯棒、模具下冲；称取粉料，装入模具型腔，振实刮平，采用双向加压方式，在压机上进行模压成型；采用快速加压方式在脱模压机上进行反向脱模。主要成分为二硫化钼的固体润滑剂具有极佳的粘附性，防止产生粘滑现象、摩擦系数极低、室温固化快干、使用方便等优点，使滚刀易于脱模，提高了效率，降低了制造成本。模具芯棒使得成型的整体硬质合金滚刀具有中空的圆柱体腔体。在本专利技术的一个具体实施方式中，所述步骤(4)筛网的目数20～40目，按收缩系数1.2～1.3称取粉料的体积，压制使用的压力为30～100吨。在本专利技术的一个具体实施方式中，所述步骤(4)筛网的目数40目，按收缩系数1.27称取粉料的体积，压制使用的压机为60～200吨压机。在本专利技术的一个具体实施方式中，所述步骤(5)的烧结温度为1400～1480℃，保温时间为40～70min，烧结压力为15～50bar。在本专利技术的一个具体实施方式中，所述步骤(5)的烧结温度为1420℃，保温时间为60min，烧结压力优选50bar，烧结在真空加压一体烧结炉中进行。综上所述，本专利技术具有以下有益效果：(1)本专利技术的原料配方中加入了吐温60和司盘80，减少粉末团聚，使得粉体及添加剂分散更均匀，压制更易成型，降低了制造难度和成本。(2)本专利技术通过对材料配方的设计调整，添加了稀土元素与石墨烯。稀土元素的添加使合金中硬质相得以细化、均匀、大孔隙减少并有净化晶界的作用，这些都有利于合金性能的改善。石墨稀优异的延展性能、极高的减摩耐磨性能和良好的导热性能，可有效增强硬质合金的硬度、韧性和耐磨损性能。(3)本专利技术在压制工艺过程中采用了主要成分为二硫化钼的固体润滑剂，其具有极佳的粘附性，防止产生粘滑现象、摩擦系数极低、室温固化快干、使用方便等优点，使滚刀刀坯易于脱模，提高了效率，降低了制造成本。(4)与目前国内生产硬质合金滚刀的焊接式和线切割两种加工方法(材料利用率50-70％)相比，本专利技术的整体硬质合金滚刀制造工艺的材料利用率高达100％，极大节约了资源与成本。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术进行详细说明，但本专利技术并非局限在实施例范围。实施例1一种整体硬质合金滚刀，由以下重量份原料组成：90份硬质相、9份粘结相、0.5份抑制剂、0.5份添加剂。所述硬质相为纯度99.7％、粒径0.5μm碳化钨；所述粘结相为纯度99.99％钴粉；所述抑制剂为纯度99.93％碳化铬，纯度99.95％碳化钽；所述添加剂中各组分组成分别是：20％吐温60，30％司盘80，0.01％石墨烯，余量为稀土元素，稀土元素的组成按重量份为镧：钇：钕：镨＝2:1:4:1。整体硬质合金滚刀通过如下工艺步骤制成：(1)湿磨：按上述比例称取的各原料，通过滚筒式球磨机进行湿磨，湿磨介质为丙酮，研磨球为超细硬质合金球(费氏粒度0.2μm)，球料比为3:1；(2)湿筛：用装有200目筛网的湿筛机对湿磨后料浆进行过筛；(3)干燥：将过筛后的料浆倒入Z型混料器中，真空度0.06Mpa，干燥温度100℃，干燥时间3h，冷却时间20min；(4)压制：将模具清洗干净、吹干；将主要成分为二硫化钼的固体润滑剂均匀喷涂于模具型腔内壁、模具上冲、模具上冲头、模具芯棒、模具下冲；将干燥后的粉料过40目筛网后，按收缩系数为1.27称取粉料装入模具型腔，振实刮平，采用双向加压方式，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种整体硬质合金滚刀，其特征在于，所述滚刀的材料由以下重量份原料组成：85～92份硬质相、7～11份粘结相、0.2～2份抑制剂和0.01～2份添加剂，所述硬质相为碳化钨；所述粘结相为钴粉；所述抑制剂为碳化铬或碳化钽；所述添加剂按重量份组成如下：5％～40％吐温60，5％～60％司盘80，0.001％～5％石墨烯，余量为稀土元素。

【技术特征摘要】
1.一种整体硬质合金滚刀，其特征在于，所述滚刀的材料由以下重量份原料组成：85～92份硬质相、7～11份粘结相、0.2～2份抑制剂和0.01～2份添加剂，所述硬质相为碳化钨；所述粘结相为钴粉；所述抑制剂为碳化铬或碳化钽；所述添加剂按重量份组成如下：5％～40％吐温60，5％～60％司盘80，0.001％～5％石墨烯，余量为稀土元素。2.根据权利要求1所述的一种整体硬质合金滚刀，其特征在于，所述的稀土元素为铈、镧、钇、钕、钆、镨中的一种或几种的混合物。3.一种如权利要求1所述整体硬质合金滚刀的制造工艺，其特征在于，所述工艺步骤如下：(1)湿磨：按重量份85～92份硬质相、7～11份粘结相、0.2～2份抑制剂和0.01～2份添加剂称取的各原料，进行湿磨；(2)湿筛：用湿筛机对湿磨后料浆进行过筛；(3)干燥：将过筛后的料浆倒入混料器中干燥；(4)压制：将干燥后的粉料过筛网，称取粉料进行压制成型；(5)烧结：将压坯放入烧结炉中进行烧结，得到刀坯；(6)磨削：刀坯磨削加工形成整体硬质合金滚刀。4.根据权利要求3所述的一种整体硬质合金滚刀的制造工艺，其特征在于，所述步骤(2)湿筛机的目数为200～500目。5.根据权利要求3所述的一种整体硬质合金滚刀的制造工艺，其特征在于，所述步骤(3)干燥时的真空...

【专利技术属性】
技术研发人员：聂婭，廖江雄，杜玉国，蒋丁丁，
申请(专利权)人：上海材料研究所，
类型：发明
国别省市：上海,31