[发明专利]一种刀具的修复与制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种刀具的修复与制造方法，属于激光表面改性及再制造技术领域。

背景技术

机械切削加工刀具是工程机械领域的基础装备之一，其性能和质量直接决定着切削加工效率的高低和加工质量的好坏，也直接影响到整个机械制造业的生产技术水平和效益。在切削加工过程中，刀具常因磨损使切削力加大，切削温度上升，甚至数控车床产生振动，导致加工超差而失效，而一旦失效就基本报废，严重地浪费了材料，不符合循环经济发展要求。尤其是行业内广泛使用的车刀，基本是将粉末冶金技术制造出来的硬质合金刀片经高频感应钎焊或火焰钎焊工艺连接到钢刀柄上，其中主要涉及两方面的问题，一是粉末冶金制造硬质合金刀片工艺的稳定性，另一个是刀片与刀杆钎焊工艺的稳定性，这无论是对生产出来刀片的切削性能，还是对整个刀具生产过程成本的控制都十分不利。因此，寻求一种可靠的刀具修复及直接制造技术，以大幅度提高刀具耐用度就显得极为重要。

激光表面改性及再制造是指以不同的添料方式在被熔覆基材表面上放置被选择的涂层材料经激光辐照使之和基材表面一薄层同时熔化，并快速凝固后形成稀释度极低，与基体成冶金结合的表面涂层，显著改善基材表面的耐磨、耐蚀、耐热、抗氧化及电气特性的工艺方法，从而达到表面改性或修复的目的，既满足了对材料表面特定性能的要求，又节约了大量的贵重元素。该工艺是一种对材料进行控形和控构的方法，具有传统表面改性技术无法比拟的优点，是提高金属零件表面耐磨、耐蚀、耐高温等性能的有效途径。自此项技术出现以后，在钢铁和有色金属等材料表面改性技术中得到了快速发展，尤其是近十年来，激光表面改性及再制造受到人们的青睐。

从目前国内外研究现状来看，利用激光表面改性及再制造方法进行零件修复主要集中在工作轧辊和各类轴等回转体零件以及汽轮机叶片和铸锻模具等的修复。中国科学院力学研究所于1994年最早公开了一种用于解决薄钢板热处理退火粘结问题的冷轧工作辊的专利（专利号CN2183226），其实施主要是通过激光毛化方法制得；沈阳大陆激光技术有限公司于2007年公开了一种汽轮机转子轴断裂的修复工艺的专利（专利号CN1990169），该专利采用激光熔覆技术实现了汽轮机转子接口部位的连接；江苏大学于2007年公开了一种金属损伤叶片激光冲击修复装置与方法的专利（专利号CN100999046），该专利通过控制激光冲击能量和光斑大小，快速将柔性补丁材料通过激光冲击作用修补到金属叶片的裂纹或裂缝中，起到了很好地修复叶片裂纹的作用；清华大学于1992年公开了一种造粒模具激光合金化涂敷方法的专利（专利号CN1063906），该专利制造或修复的模具磨面，表面硬度可达HV＝1000以上，具有很好的耐磨性和耐蚀性；浙江工业大学于2004年公开了一种刀具及其加工方法的专利（专利号CN1532304），该专利主要采用激光熔覆技术，针对厨刀、园林用刀及木工、切纸、皮革用刀等平面刃口刀具进行修复，且修复层厚度小于等于1mm。

从以上专利可以看出，激光表面改性及再制造方法已在机械工程领域得到了广泛应用，显示出该工艺在材料表面改性领域的优势。但到目前为止，利用激光表面改性及再制造方法对机械切削加工刀具进行修复的专利文献还未见报道。

发明内容

针对机械切削加工刀具在使用过程中出现磨损和崩刃等失效导致刀具报废的现状，本发明提供一种刀具的修复与制造方法，是一种可推广的适用于机械切削加工刀具的修复及制造方法。

本发明的技术方案包括如下：将刀具的刀片需要修复的部位开设一个槽，然后清洗槽，再在槽中预先涂覆待熔覆粉末，采用激光对待熔覆粉末进行激光熔覆燃烧合成反应，或者是在槽中进行激光熔覆燃烧合成反应的同时同步输送待熔覆粉末，最终在槽中完成刀片的修复；或者将刀具的刀柄上需要安装刀片的部位开设一个槽，然后清洗槽，再在槽中预先涂覆待熔覆粉末，采用激光对待熔覆粉末进行激光熔覆燃烧合成反应，或者是在槽中进行激光熔覆燃烧合成反应的同时同步输送待熔覆粉末，最终在刀柄的槽中制得刀片。

所述刀具包括车刀、铣刀、铰刀或拉刀等机械切削加工刀具。

所述需要修复的刀具的刀片部位和用于安装刀具的刀柄材料均为40Cr中碳调制钢。

所述清洗槽是采用丙酮或无水乙醇清洗干净。

所述待熔覆粉末为硬质合金粉末或金属陶瓷粉末，粒度小于500μm。

所述预先涂覆待熔覆粉末或激光熔覆燃烧合成反应的同时同步输送待熔覆粉末的厚度均为1～2mm。

所述激光熔覆粉末进行燃烧合成反应的次数根据所需要制备的刀具厚度决定。