[发明专利]一种梯度功能复合刀片的制造方法

摘要

本发明涉及一种梯度功能复合刀片的制造方法，涉及机械切削刀具的制造及其刀片成型相关技术领域。利用3D打印技术制造出组合装料模具，实现了表层和基体的填料和封装。通过一步的梯度烧结，利用不同层间组分的物质传输和元素扩散，能够使刀片从粉末坯的两层结构变为刀片坯块三层梯度结构，刀片的表层完全包覆基体。刀片的微观结构特点是，亚表层为表层和基体相互扩散而形成，具有较高的金属相含量，起到连接表层和基体作用；刀具力学性能的特点是，表面硬而耐磨、亚表层韧而抗剥落、基体的强而抗断裂的能力。利用本方法制造出的梯度功能复合刀片适用于高速车削不锈钢、模具钢和高温合金，加工效率较高、零件表面质量较优。

主权项

1.一种梯度功能复合刀片的制造方法，其特征在于，主要步骤如下：步骤1将复合粉末按先后填装入预制好的模具中；步骤2将装入模具中的粉末冷压成形，制成刀片粉末坯，该刀片粉末坯包括表层和基体两层结构；步骤3将压制好的刀片粉末坯放入真空烧结炉中进行梯度烧结，制备出刀片坯块，该坯块包括表层、亚表层和基体三层结构；步骤4将烧结制好的刀片坯块进行研磨抛光及刃口处理，制造出梯度功能复合刀片；通过3D打印技术精准制造出用于刀片粉末坯填装的组合模具，包括带定位孔底模、方孔圆柱模、定位内实模、薄壁套模、凸台定位底模和柱状实模，共6个模具零件，分别用于填装表层和基体的粉料；所述的带定位孔底模包括圆盘状的底模，在所述的底模上设有一个圆盘状的凸台，在底模的中心设有定位孔；所述的方孔圆柱模包括一个圆柱模，在所述的圆柱模的底面设有内凹的凹槽，在所述的圆柱模的中心设有方孔；所述的定位内实模包括一个矩形实心模，在矩形实心模的底部设有一个圆柱凸台；所述的薄壁套模为一个矩形的薄壁模；所述的柱状实模为一个矩形的实体模；所述的凸台定位底模，包括圆盘状的底模，在所述的底模上设有一个圆盘状的凸台；表层粉料的填装：首先将带定位孔底模和方孔圆柱模装配在一起，带定位孔底模的凸台与方孔圆柱模的凹槽配合，然后将定位内实模装入方孔圆柱模的方孔内，且定位内实模的圆柱凸台与带定位孔底模上的定位孔配合，从而实现三者之间的组装，组装后定位内实模与方孔圆柱模之间的间隙均匀，大小为0.5～1.0mm，将粉料装入模具中并压实；基体粉料的填装：将带定位孔底模和定位内实模一起脱模，于此同时将薄壁套模压入到方孔圆柱模，待带定位孔底模和定位内实模完全脱出时，将凸台定位底模装入到方孔圆柱模的底部凹槽内，以封住底口，此时将粉末装入薄壁套模中，用柱状实模压实；步骤2的过程如下：将上述在模具中封装好的刀片粉末坯一起压入带有方形内孔的高强石墨模具，然后使用20～50吨的压力将刀片粉末坯压实，消除粉末颗粒之间空隙，并将其密封。