刀具及其制造方法技术

一种在大茶载环境下也可使用的刀具，由钢制的基体１和经金属层３固接于该基体１上的、超硬合金制的刀头２组成。所述金属层３包括高强度金属部３２和高韧性金属部３１。通过对金属层３２的热膨胀系数的选定，使焊接接合冷却时成问题的热应力减小，进而通过在应力集中的接合区端部由高韧性金属组成的金属层３１，和在其他部分由满足强度要求的高强度金属级成的金属层３２，抑制在接合区端部产生裂纹。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种由基体和与该基体相接合的超硬合金制的刀头组成的。在钢制基体上接合着超硬合金制的刀头的刀具中，一般是采用银焊等的焊料来实施刀头与基体接合。但是，在如此焊接刀头的刀具中，除因焊接时产生的热使基体变钝，致使硬度下降外，在大荷载的情况下，还会导致刀头脱落。为此，如特开昭63-43789号公报和特开平4-52181号公报所示，提供了利用电子束和激光束等高能量束进行熔融焊接，将刀头安装在基体上的方法。这种情况下，与前述焊接相比，既使施加相当大的荷载也不会产生问题。但是，在利用高能量束实施刀头接合的刀具中，当荷载水平大时，在刀头与基体接合区的端部，因应力集中有时会产生裂纹。因此，现在要求进一步的改善。本专利技术便是鉴于这一点提出的，其目的是提供在大荷载环境下也可使用的刀具，以及可容易制造该刀具的制造方法。本专利技术涉及的刀具是由钢制的基体和通过金属层与固接该基体超硬合金制的刀头组成。其特征是所述金属层具有由热膨胀系数介于基体的热膨胀系数和刀头的热膨胀系数之间的金属形成的高强度金属部，和位于刀头与基体接合区的端部、同时其韧性大于所述高强度金属部韧性的高韧性金属部组成。通过选择金属层的热膨胀系数，来减小焊接接合冷却时出现的热应力问题。而且，通过在应力集中的接合区端部由高韧性金属组成的金属层，和在其他部分由满足强度要求的高强度金属组成的金属层，来抑制易于在接合区端部产生裂纹。这种情况下，金属层的高强度金属部和高韧性金属部即可由含有同一元素的同系金属形成，也可由具有不同构成元素的不同种金属形成。在前者的情况下，其高强度金属部与高韧性金属部之间的接合性能好，可减少欠陷，这种情况下，以铁-镍为主要成分的合金可适用于高强度金属部。而比高强度金属部的含镍量高的金属可适用于高韧性金属部。而在后一情况下，可分别将适当的材料用于高强度金属部和高韧性金属部。另外，若使金属层的硬度从高强度金属部至接合区端部的高韧性金属部逐渐发生变化，则可避免高强度金属部和高韧性金属部的交界部的应力集中，从而可得到更好的结果。而且，若使金属层的高强度金属部的热膨胀系数由基体侧至刀头侧逐渐发生变化，则可进一步降低接合冷却时产生的热应力。本专利技术涉及的刀具制造方法的特征是，在通过金属层将超硬合金制的刀头焊接在钢制的基体时，金属层的形成应为，在刀头与基体接合区的端部和其他部分具有不同的强度及韧性。由于焊接时调整强度及韧性，因此，可很容易地设定强度和韧性。此时，在由以铁-镍为主要成分的金属形成金属层的同时，若使刀头与基体接合区端部的含镍量大于其他部分而形成金属层，则可在焊接时调整含镍量，使接合区端部和其他部位的含镍量不同，即可以容易地实现使强度与韧性的不同。另外，至少在基体与刀头接合部的一方形成坡口的同时，使接合区端部的坡口大于其他部分，然后，若以镍或镍合金作为焊填金属边进行添加，边对上述坡口部进行焊接，则在接合区端部焊填金属的比例，即含镍量增大，因此可更容易地使接合区端部和其他部分具有不同的含镍量。另外，对位于基体上刀头接合面以及通过拐角与该接合面相连的面实施镀镍。然后，通过对基体和镀镍层的加热熔融，将刀头焊接在基体的所述刀头接合面，但是由于在接合区端部其拐角以及经拐角相接的其他部分镀镍中的镍使接合区端部的含镍量增加，因此，可以更容易地使接合区端部和其他部分的含镍量不同。在基体上的刀头接合面上，且成为刀头与基体的接合区的端部形成凹部，然后在含有基体的所述凹部的刀头接合面上设置由电镀或喷镀而形成镍层。此后，通过对基体与镍层的加热熔融将刀头焊接在基体的所述刀头接合面，但是在凹部处，由于在接合区端部形成含镍量较高的合金层，因此可更容易地使接合区端部和其他部分的含镍量不同。至少在基体和刀头的接合面的一方形成由镍或镍合金组成的镍层的同时，使处于接合区端部的镍层的含镍量比其他部分的镍层的含镍量大，然后，也可通过对接合部的基体和所述镍层的加热熔融，焊接基体与刀头。而且，至少在基体与刀头的接合面的一方形成由镍或镍合金组成的镍层的同时，使成为接合区端部的镍层厚度比其他部分的镍层厚度大，然后通过对接合部的基体与所述镍层的加热熔融，焊接基体与刀头，也可在接合区端部形成含镍量高的合金层。此时，在经电镀或喷镀形成镍层后，通过剃齿或切削来调整镍层的厚度，即可容易地得到所需求的厚度分布的镍层。在基体与刀头间的接合面间夹设由镍或含镍金属组成的薄板的同时，使该薄板的基体与刀头的接合区端部从基体向外突出，然后通过对接合部的基体与所述薄板的加热熔融，焊接基体和刀头，仍可容易地使接合区端部与其他部分的含镍量不同。在通过金属层将超硬合金制的刀头焊接固定在钢制的基体上，在刀头与基体的接合区的端部和其他部分，以不同构成元素的不同种金属形成金属层，在此种情况下，可容易地形成极高强度的高强度金属部和极高韧性的高韧性金属部。此时，在基体与刀头的接合区的端部配设高韧性金属，同时在接合区的其他部分配设高强度金属，通过熔融高强度金属而焊接基体与刀头，同时，以该高强度金属的熔融热熔化端部的高韧性金属，这样，即使在高韧性金属的熔融点比高强度金属的融点相当低的情况下，仍无需温度控制而能防止高韧性金属的突然沸腾。另外，在基体和刀头的接合区的端部配设高韧性金属，在接合区的其他部分配设高强度金属，熔化端部的高韧性金属，在接合区端部焊接基体与刀头后，通过熔融高强度金属焊接基体与刀头，由于首先对容易产生应力集中的接合区端部进行焊接，因此，在高韧性金属部位，由在高强度金属部的焊接时及焊接后冷却时所产生的热应力可得到松驰。在基体与刀头接合区的端部配设高韧性金属，在接合区的其他部分配设高强度金属，经过端部的高韧性金属熔化，使高强度金属定位在基体或刀头上，然后使刀头与基体相对并进行焊接，同时还可稳定、简便地实现对刀头的定位。在基体与刀头的接合区的端部配设高韧性金属，在接合区的其他部分配设高强度金属，熔化端部的高韧性金属，将高强度金属定位在基体或刀头将高强度金属定位，然后使刀头与基体相对并进行焊接，在此种情况下，不仅容易供给金属层的材料，而且还可稳定且简便地对刀头实行定位。在基体与刀头的接合区的端部配设高韧性金属，在接合区的其他部分配设高强度金属，通过同时熔融高韧性金属和高强度金属而焊接基体与刀头，与此同时，在所述高强度金属和高韧性金属的配设交界部使两者熔融混合，则可容易地得到硬度从高强度金属部至接合区端部的高韧性金属部间逐渐发生变化的金属层。另外，在基体与刀头的接合区的端部配设高韧性金属，在接合区的其他部分配设高强度金属，同时在所述高韧性金属与高强度金属之间，配设具有介于该两种金属这间特性的中间特性金属，通过对这些金属加热熔融而焊接基体与刀头，在此种情况下，仍可容易地得到从高强度金属部至接合区端部的高韧性金属部其硬度在逐渐发生变化的金属层。而且，在基体与刀头的接合区的端部配设高韧性金属，在接合区的其他部分配设高强度金属，同时以具有不同热膨胀系数的多层来形成所述高强度金属，通过使所述高韧性金属及高强度金属加热熔融，焊接基体与刀头，则可容易地得到从基体侧至刀头尖侧其热膨胀系数逐渐变化的高强度金属部。在刀头侧配设有WC粉末中混有6-20％Co粉末的粉末，在基体侧配设WC粉末中混有40-60％Co粉末的粉末，同时在接合区端部本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种刀具，由钢制的基体、和通过金属层与该基体固接的超硬合金制的刀头组成，其特征是，所述金属层由热膨胀系数介于基体的热膨胀系数与刀头的热膨胀系数之间的金属所形成的高强度金属部，和在位于刀头与基体的接合区的端部、同时其韧性大于所述高强度金属部韧性的高韧性金属部组成。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：大谷隆儿，不破勋，池上正弘，草野升，滨田利一，中山享一良，
申请(专利权)人：松下电工株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]