原發(fā)性強(qiáng)化相纖維垂直取向高強(qiáng)耐磨刀具的制備方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了原發(fā)性強(qiáng)化相纖維垂直取向高強(qiáng)耐磨刀具的制備方法，將矩形鋼胚進(jìn)行多道次定向軋制，軋制時(shí)確保鋼胚只在鋼胚的長(zhǎng)度和高度方向產(chǎn)生塑性形變，在寬度方向不產(chǎn)生塑性形變，軋制后即形成內(nèi)部均勻分布若干條直線(xiàn)形強(qiáng)化相和組織組成物的流線(xiàn)纖維的矩形板材，且每條流線(xiàn)纖維的延伸方向均與板材的長(zhǎng)度方向相同；然后對(duì)軋制后的進(jìn)行刀體下料形成刀體胚料，下料的切割面與每條流線(xiàn)纖維均垂直，再經(jīng)過(guò)淬火、回火及開(kāi)刃處理得到原發(fā)性強(qiáng)化相纖維垂直取向高強(qiáng)耐磨刀具。本發(fā)明制備的刀具，保證了刀體在厚度方向上具有最高的抗拉強(qiáng)度，從而使刀具具有更長(zhǎng)的使用壽命，大幅提高了刀具的耐磨性能。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
原發(fā)性強(qiáng)化相纖維垂直取向高強(qiáng)耐磨刀具的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及原發(fā)性強(qiáng)化相纖維垂直取向高強(qiáng)耐磨刀具的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]刀具是日常生產(chǎn)中常用的工具，紡織、制衣、造紙、印刷、肉類(lèi)加工、金屬制品以及機(jī)械制造等行業(yè)，都需要使用切割刀具以實(shí)現(xiàn)對(duì)各類(lèi)面料、紙張、動(dòng)物骨頭以及金屬的切割裁剪。隨著人類(lèi)生活水平的不斷提高，對(duì)各類(lèi)切割的要求不斷增加，因而對(duì)刀具的耐磨性、韌性以及抗疲勞強(qiáng)度等各方面要求越來(lái)越高，因此，迫切需要具有更高耐磨性，更高抗拉強(qiáng)度和更高疲勞強(qiáng)度的新型刀具材料。
[0003]通過(guò)對(duì)大量刀具的受力分析和失效分析后確定，刀具在工作時(shí)，其受力狀態(tài)如圖1所示，刀體高度方向受壓應(yīng)力P，刀體厚度方向受拉應(yīng)力F，刀刃兩側(cè)面與被切割材料產(chǎn)生劇烈摩擦、磨損失效;同時(shí)，刀體及刃部受橫向拉應(yīng)力長(zhǎng)期作用產(chǎn)生疲勞破壞。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)是將原發(fā)性強(qiáng)化物相碎化以破壞其方向性，從而也破壞了強(qiáng)化相纖維在其平行方向的強(qiáng)化作用。因此，現(xiàn)有技術(shù)所生產(chǎn)的刀具及其機(jī)械零部件在各個(gè)方向上都具有相同的性能，無(wú)法做到根據(jù)刀具、零部件的具體受力狀態(tài)，通過(guò)調(diào)整強(qiáng)化相的排列和分布使其重要工作面具有遠(yuǎn)高于非工作面的機(jī)械性能。這便是現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)所在。
[0005]現(xiàn)有刀體在厚度方向沒(méi)有利用強(qiáng)化相纖維垂直取向強(qiáng)化而刀刃兩側(cè)面也沒(méi)有得到均勻分布的球粒狀強(qiáng)化相的強(qiáng)化作用因而無(wú)法增加與被切割材料產(chǎn)生劇烈摩擦?xí)r的耐磨性，即沒(méi)有提高刀具本身的耐磨性及刀體厚度方向的抗拉強(qiáng)度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明提供原發(fā)性強(qiáng)化相纖維垂直取向高強(qiáng)耐磨刀具的制備方法，能夠大幅提高刀具本身的耐磨性及刀體厚度方向的抗拉強(qiáng)度和抗疲勞性能。
[0007]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為:
[0008]原發(fā)性強(qiáng)化相纖維垂直取向高強(qiáng)耐磨刀具的制備方法，將矩形鋼胚進(jìn)行多道次定向乳制，乳制時(shí)確保鋼胚只在鋼胚的長(zhǎng)度和高度方向產(chǎn)生塑性形變，在寬度方向不產(chǎn)生塑性形變，乳制后即形成內(nèi)部均勻分布若干條直線(xiàn)形強(qiáng)化相和組織組成物的流線(xiàn)纖維的矩形板材，且每條流線(xiàn)纖維的延伸方向均與板材的長(zhǎng)度方向相同；然后對(duì)乳制后的進(jìn)行刀體下料形成刀體胚料，下料的切割面與每條流線(xiàn)纖維均垂直，再經(jīng)過(guò)淬火、回火及開(kāi)刃處理得到原發(fā)性強(qiáng)化相纖維垂直取向高強(qiáng)耐磨刀具。
[0009]本發(fā)明制備的刀具，其刀體內(nèi)原發(fā)性強(qiáng)化相經(jīng)定向乳制成型工藝，形成若干直線(xiàn)形強(qiáng)化相和組織組成物的流線(xiàn)纖維，每個(gè)強(qiáng)化相和組織組成物的流線(xiàn)纖維與刀體兩側(cè)刀面均垂直，保證了刀體在厚度方向上具有最高的抗拉強(qiáng)度，從而使刀具具有更長(zhǎng)的使用壽命，每個(gè)纖維狀強(qiáng)化相的兩端在刀體兩側(cè)刀面上成均勻分布的球粒狀，大幅提高了刀具的耐磨性能。
[0010]優(yōu)選的，具體步驟為:
[0011](I)將鋼坯鍛打成矩形鋼胚；
[0012](2)將矩形鋼胚進(jìn)行多道次定向乳制，乳制時(shí)確保鋼胚只在鋼胚的長(zhǎng)度和高度方向產(chǎn)生塑性形變，在寬度方向不產(chǎn)生塑性形變，乳制后即形成內(nèi)部均勻分布若干個(gè)直線(xiàn)形強(qiáng)化相和組織組成物的流線(xiàn)纖維的矩形板材，且直線(xiàn)形強(qiáng)化相和組織組成物的流線(xiàn)纖維的延伸方向與板材的長(zhǎng)度方向相同；
[0013](3)對(duì)乳制后的板材進(jìn)行刀體下料形成刀體胚料，下料的切割面與直線(xiàn)形強(qiáng)化相和組織組成物的流線(xiàn)纖維垂直；
[0014](4)對(duì)刀體進(jìn)行淬火及回火處理；
[0015](5)對(duì)刀體進(jìn)行磨削開(kāi)刃。
[0016]進(jìn)一步優(yōu)選的，所述步驟(2)的矩形板材的高度為0.01-150mm。
[0017]進(jìn)一步優(yōu)選的，所述步驟(4)的淬火溫度為800-1100°C。
[0018]進(jìn)一步優(yōu)選的，所述步驟(4)的回火溫度為480-650°C，回火次數(shù)為3-4次。
[0019]本發(fā)明刀具的刀體內(nèi)均勻分布了若干直線(xiàn)形強(qiáng)化相和組織組成物的流線(xiàn)纖維，保證了刀體在厚度方向上具有最高的抗拉強(qiáng)度，從而使刀具具有更長(zhǎng)的使用壽命;每條強(qiáng)化相和組織組成物的流線(xiàn)纖維的兩端在刀體兩側(cè)刀面上成圓點(diǎn)狀從而大幅提高了刀具的耐磨性能。
[0020]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:
[0021]1.刀體在工作時(shí)，其厚度方向受拉應(yīng)力，由于刀體內(nèi)均勻分布了若干直線(xiàn)形強(qiáng)化相和組織組成物的流線(xiàn)纖維，且直線(xiàn)形強(qiáng)化相和組織組成物的流線(xiàn)纖維與刀體兩側(cè)刀面均垂直，保證了刀體在厚度方向上具有最高的抗拉強(qiáng)度，從而使刀具具有更長(zhǎng)的使用壽命；
[0022]2.每條強(qiáng)化相和組織組成物的流線(xiàn)纖維的兩端在刀體兩側(cè)刀面上成圓點(diǎn)狀，增加了刀體兩側(cè)刀面的耐磨性，從而大幅提高了刀具的耐磨性能。
【附圖說(shuō)明】
[0023]圖1為刀具受力分析不意圖；
[0024]圖2為內(nèi)部均勻分布若干條直線(xiàn)形強(qiáng)化相和組織組成物的流線(xiàn)纖維的矩形板材的結(jié)構(gòu)示意圖，A為矩形板材的長(zhǎng)度，B為寬度，C為高度；
[0025]圖3為形成的刀體胚料示意圖，a為刀體長(zhǎng)度，b為刀體高度，c為刀體厚度。
【具體實(shí)施方式】
[0026]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0027]原發(fā)性強(qiáng)化相纖維垂直取向高強(qiáng)耐磨刀具，如圖3所示，包括刀體，所述刀體內(nèi)均勻分布若干強(qiáng)化相和組織組成物的流線(xiàn)纖維，原發(fā)性強(qiáng)化相和組織組成物經(jīng)定向乳制形成強(qiáng)化相和組織組成物的流線(xiàn)纖維，每條強(qiáng)化相和組織組成物的流線(xiàn)纖維為直線(xiàn)形流線(xiàn)纖維，且每條強(qiáng)化相和組織組成物的流線(xiàn)纖維與刀體兩側(cè)刀面均垂直，每條強(qiáng)化相和組織組成物的流線(xiàn)纖維的兩端在刀體兩側(cè)刀面上成圓點(diǎn)狀。所述刀具厚度c為0.01-150mm。若干所述強(qiáng)化相和組織組成物的流線(xiàn)纖維在刀體高度b方向上的間距為0.01-5mm。若干所述強(qiáng)化相和組織組成物的流線(xiàn)纖維在刀體長(zhǎng)度a方向上的間距為0.01-5mm。
[0028]原發(fā)性強(qiáng)化相纖維垂直取向高強(qiáng)耐磨刀具的制備方法是:將矩形鋼胚進(jìn)行多道次定向乳制，乳制時(shí)確保鋼胚只在鋼胚的長(zhǎng)度A和高度C方向產(chǎn)生塑性形變，在寬度B方向不產(chǎn)生塑性形變，乳制后即形成內(nèi)部均勻分布若干條直線(xiàn)形強(qiáng)化相和組織組成物的流線(xiàn)纖維的矩形板材如圖2所示，且每條直線(xiàn)形強(qiáng)化相和組織組成物的流線(xiàn)纖維的延伸方向均與板材的長(zhǎng)度A方向相同；然后對(duì)乳制后的進(jìn)行刀體下料形成刀體胚料如圖3所示，下料的切割面與每條流線(xiàn)纖維均垂直，再經(jīng)過(guò)淬火、回火及磨削開(kāi)刃處理得到原發(fā)性強(qiáng)化相纖維垂直取向高強(qiáng)耐磨刀具。
[0029]所述淬火溫度為800-1100°C。
[0030]所述回火溫度為480_650°C，回火次數(shù)為3_4次。
[0031 ]刀體在工作時(shí)，其厚度c方向受拉應(yīng)力，由于刀體內(nèi)均勻分布了若干直線(xiàn)形強(qiáng)化相和組織組成物的流線(xiàn)纖維，且直線(xiàn)形強(qiáng)化相和組織組成物的流線(xiàn)纖維與刀體兩側(cè)刀面均垂直，保證了刀體在厚度c方向上具有最高的抗拉強(qiáng)度，從而是刀具具有最長(zhǎng)的使用壽命；
[0032]每條強(qiáng)化相和組織組成物的流線(xiàn)纖維的兩端在刀體兩側(cè)刀面上成圓點(diǎn)狀，增加了刀體兩側(cè)刀面的耐磨性，從而大幅提高了刀具的耐磨性能。
[0033]上述雖然結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行了描述，但并非對(duì)發(fā)明保護(hù)范圍的限制，所屬領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，在本發(fā)明的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域技術(shù)人員不需要付出創(chuàng)造性勞動(dòng)即可做出的各種修改或變形仍在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.原發(fā)性強(qiáng)化相纖維垂直取向高強(qiáng)耐磨刀具的制備方法，其特征是，將矩形鋼胚進(jìn)行多道次定向乳制，乳制時(shí)確保鋼胚只在鋼胚的長(zhǎng)度和高度方向產(chǎn)生塑性形變，在寬度方向不產(chǎn)生塑性形變，乳制后即形成內(nèi)部均勻分布若干條直線(xiàn)形強(qiáng)化相和組織組成物的流線(xiàn)纖維的矩形板材，且每條流線(xiàn)纖維的延伸方向均與板材的長(zhǎng)度方向相同；然后對(duì)乳制后的進(jìn)行刀體下料形成刀體胚料，下料的切割面與每條流線(xiàn)纖維均垂直，再經(jīng)過(guò)淬火、回火及開(kāi)刃處理得到原發(fā)性強(qiáng)化相纖維垂直取向高強(qiáng)耐磨刀具。2.如權(quán)利要求1所述的原發(fā)性強(qiáng)化相纖維垂直取向高強(qiáng)耐磨刀具的制備方法，其特征是，具體步驟為: (1)將鋼坯鍛打成矩形鋼胚； (2)將矩形鋼胚進(jìn)行多道次定向乳制，乳制時(shí)確保鋼胚只在鋼胚的長(zhǎng)度和高度方向產(chǎn)生塑性形變，在寬度方向不產(chǎn)生塑性形變，乳制后即形成內(nèi)部均勻分布若干個(gè)直線(xiàn)形強(qiáng)化相和組織組成物的流線(xiàn)纖維的矩形板材，且直線(xiàn)形強(qiáng)化相和組織組成物的流線(xiàn)纖維的延伸方向與板材的長(zhǎng)度方向相同； (3)對(duì)乳制后的板材進(jìn)行刀體下料形成刀體胚料，下料的切割面與直線(xiàn)形強(qiáng)化相和組織組成物的流線(xiàn)纖維垂直； (4)對(duì)刀體進(jìn)行淬火及回火處理； (5)對(duì)刀體進(jìn)行磨削開(kāi)刃。3.如權(quán)利要求2所述的原發(fā)性強(qiáng)化相纖維垂直取向高強(qiáng)耐磨刀具的制備方法，其特征是，所述步驟(2)的矩形板材的高度為0.0 l-150mm。4.如權(quán)利要求2所述的原發(fā)性強(qiáng)化相纖維垂直取向高強(qiáng)耐磨刀具的制備方法，其特征是，所述步驟(4)的淬火溫度為800-1100°C。5.如權(quán)利要求2所述的原發(fā)性強(qiáng)化相纖維垂直取向高強(qiáng)耐磨刀具的制備方法，其特征是，所述步驟(4)的回火溫度為480-650°C，回火次數(shù)為3-4次。
【文檔編號(hào)】B23P15/28GK105904172SQ201610382148
【公開(kāi)日】2016年8月31日
【申請(qǐng)日】2016年6月1日
【發(fā)明人】崔建軍, 萬(wàn)桂怡, 崔瀟, 高青松
【申請(qǐng)人】山東大學(xué)