专利名称：一种成型梯度刀具的原位冶金制备方法
技术领域：
本发明属于金属切削或采矿刀具制备技术领域，尤其涉及成型梯度刀具的 制备方法。
背景技术：
目前在金属切削及采矿领域使用的刀具主要由钴结碳化钨硬质合金制作而 成，硬质合金的主要生产工艺流程为钴粉制备一碳化钨粉制备(先用钨粉与 碳粉混合后在碳管炉中通氢或真空1400 160(TC下合成，然后按照用途筛分) —钴粉与碳化钨粉球磨混粉(》10小时)一混合粉末压制成形一高温烧结(随 钴含量不同在1380 149(TC之间在保护气氛下热等静压烧结)一硬质合金表面 处理。该工艺生产的硬质合金质量强烈依赖于碳化钨粉与钴粉混合均匀度、型 坯压实度、烧结方式、烧结温度和烧结时间等工艺参数，其中任何一个工艺参 数控制不严格，都会在硬质合金材料内部形成大量的显微裂纹，而随后的钎焊 又会加剧裂纹的增生与扩展，大幅度降低硬质合金的强韧性。上述缺陷导致了 大量贵重的钴和碳化钨材料损耗浪费，同时造成了频繁更换刀具的停产损失。
目前尚未有一种完全解决上述工艺缺陷的方法。
发明内容
本发明的目的在于克服前述硬质合金生产技术的缺陷，提出一种利用原位 冶金技术在石墨模具内腔中制备成型梯度刀具的生产方法。
本发明的生产工艺流程为按比例配制铁基合金粉末，和鸨粉、碳粉、以 及铁基合金粉的钨基合金粉末一按照形状要求制备石墨模具一在石墨模具的内 腔中原位冶金成型梯度刀具一刀具修形或表面处理。
图1是石墨模具内腔中原位冶金制备成型梯度刀具过程的剖面示意图。 l一石墨模具，2—模具内腔，3—放电管，4一铁基合金粉末，5—鹆粉、碳粉、以及铁基合金粉的钨基合金粉末，6—电弧，7—成型梯度刀具。
图2是原位冶金成型梯度刀具从顶部至底部的显微硬度分布曲线。
具体实施例方式
结合图1图2再对本发明的实施方式和效果作进一步说明。
(1) 、按比例配制铁基合金粉末4，和钨粉、碳粉、以及铁基合金粉的钨基 合金粉末5，铁基合金粉末4的混合比例范围按重量百分数为铁粉90 95%， 镍粉1 3%，铬粉1 5%，碳粉0.2 2%;钨粉、碳粉、以及铁基合金粉的钨基 合金粉末5的混合比例范围按重量百分数分别为钨粉80 90%，碳粉3 8%， 铁粉1 5%，镍粉1 5%，铬粉1 5%，钴粉1 3%。
(2) 、按照形状要求制备石墨模具1。
(3) 、在石墨模具1的模具内腔2中原位冶金制备成型梯度刀具7时，首 先将用石墨或合金等导电材料制成的放电管3接通直流电源的正极，石墨模具1 接通直流电源的负极，将放电管3缓缓下降至模具内腔2的底部接触引燃电弧6， 同时从放电管3的顶部送入铁基合金粉末4，这时粉末和放电管下端口部分在电 弧6的高温下迅速熔化，滴入下方的熔池中顺序凝固成型为梯度刀具的底部刀 体部分。当刀体部分达到一定的高度后，再将放电管3顶部送入的铁基合金粉 末4更换成钨粉、碳分、以及铁基合金粉的钨基合金粉末5。等整个石墨模具l 的内腔2注满并冷却后，破碎去掉石墨模具1取出成型梯度刀具7，从中心用线 切割切成剖面并磨光，自上而下用显微硬度计测试硬度分布如图2所示，靠近 顶部的硬度值达到了 1500HV，超过了常用采矿硬质合金YG13C的硬度值1380HV， 并从顶部向下硬度呈梯度分布。这种呈梯度分布的成分与硬度不仅非常适合于 底部与其他钢铁基体焊接，避免了因焊接不牢产生的脱落现象，也节约了贵重 的合金材料，降低了制造成本。由于原位冶金梯度刀具是由液相中结晶凝固而 成，因此内部没有显微裂纹存在，提高了刀具的强韧性。
本发明的积极效果是大大简化了传统粉末冶金硬质合金刀具的生产工艺 流程，降低了刀具生产成本。用本发明制造的冲击钻头钻削水泥墙体，使用寿 命相同时制造成本降低了 1/2，节约了大量的贵重金属。
权利要求
1.一种成型梯度刀具的原位冶金制备方法，其实施步骤是按比例配制铁基合金粉末，和钨粉、碳粉、以及铁基合金粉的钨基合金粉末→按照形状要求制备石墨模具→在石墨模具的内腔中原位冶金成型梯度刀具→刀具修形或表面处理。
2. 如权利要求l所述方法，其特征是按照以下工序进行生产按照形状要求制备石墨模具，将用石墨或合金等导电材料制成的放电管接通直流电源的正极，石墨模具接通直流电源的负极，将放电管缓缓下降至模具内腔的底部接触引燃电弧，同时从放电管的顶部先送入铁基合金粉末，后送入钨基合金粉末，待石墨模具内腔注满并凝固冷却后，破碎去掉石墨模具取出成型梯度刀具。
全文摘要
一种成型梯度刀具的原位冶金制备方法，其实施步骤是按照形状要求制备石墨模具，将用石墨或合金等导电材料制成的放电管接通直流电源的正极，石墨模具接通直流电源的负极，将放电管缓缓下降至模具内腔的底部接触引燃电弧，同时从放电管的顶部先送入铁基合金粉末，后送入钨基混合粉末，待石墨模具内腔注满并凝固冷却后，破碎去掉石墨模具取出成型梯度刀具。
文档编号B22F3/105GK101664805SQ20091020624
公开日2010年3月10日 申请日期2009年10月15日 优先权日2009年10月15日
发明者扬 李, 李惠东, 李惠琪 申请人:山东科技大学