專利名稱：鋸片合金刀頭及其激光強(qiáng)化處理工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于鋸片合金刀頭領(lǐng)域，具體來說涉及一種對(duì)鋸片合金刀頭進(jìn)行強(qiáng)化處理 的工藝。
背景技術(shù)：
鋸切加工與一般工具、模具的加工工況不同，它屬于斷續(xù)切削。因此，除了切削力 之外，鋸片上的刀頭還承受著較大的斷續(xù)沖擊，因此，要求刀頭具有較高的機(jī)械性能，例如 抗彎強(qiáng)度和抗沖擊韌性。同時(shí)，也要求鋸片刀頭具有高的硬度和耐磨性，并且能夠刃磨次數(shù) 較多，從而提高鋸片使用壽命并節(jié)約所鋸切的材料。使用合金刀頭在鋸切加工中已經(jīng)逐漸 推廣并取得了較好效果。但是，目前如何進(jìn)一步提高鋸片的使用壽命，減少被鋸切材料的消 耗，特別是貴重金屬和稀有木材在加工中的消耗，正逐漸成為鋸片行業(yè)開發(fā)高端產(chǎn)品所面 臨的問題。這需要從高新技術(shù)領(lǐng)域?qū)で蠼鉀Q途徑，同時(shí)，激光表面強(qiáng)化處理正以其技術(shù)和經(jīng) 濟(jì)優(yōu)勢(shì)在不斷發(fā)展，利用激光的高亮度、高方向性、高單色性、高相干性在工件表面進(jìn)行熔 凝、涂敷、強(qiáng)化處理，在工具，模具等領(lǐng)域已有許多研究和初步應(yīng)用，成為激光加工和工模具 行業(yè)新技術(shù)發(fā)展的重要領(lǐng)域之一。而將激光技術(shù)應(yīng)用在金屬和木材鋸切加工中還未見報(bào) 道。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種鋸片合金刀頭的激光強(qiáng)化處理工藝，通過激光對(duì)鋸片焊 接硬質(zhì)合金刀頭進(jìn)行處理，顯著提高了鋸片的使用壽命和鋸切質(zhì)量。本發(fā)明的再一目的是提供一種經(jīng)過激光強(qiáng)化處理工藝處理的鋸片合金刀頭，該刀 頭具有高硬度、高韌性和高的表面光潔度。本發(fā)明所提供的具體方案如下一方面，本發(fā)明的鋸片合金刀頭的激光強(qiáng)化處理工藝，包括采用CO2激光器對(duì)硬 質(zhì)合金刀頭的前加工面上進(jìn)行激光熔凝處理，其中激光功率為800-1800W/cm2 ；光斑(圓 形)直徑為5-8mm ；掃描速度3-lOmm/s ；光照時(shí)間為0. 1-3秒；熔凝層深度0. 10-0. 30mm ； 且激光處理前硬質(zhì)合金刀頭的表面用吸光涂料進(jìn)行刷涂預(yù)處理，最終得到的硬化層深度為 0.10-0. 30mm。進(jìn)一步地，所述硬質(zhì)合金刀頭的材質(zhì)為K系列或M系列硬質(zhì)合金，優(yōu)選KOI、K10、 K20、K30、K40、M30 或 M40。進(jìn)一步地，所述激光處理后的硬質(zhì)合金刀頭的表面硬度為Hv 2500-3000。進(jìn)一步地，吸光涂料為復(fù)合吸光涂料，復(fù)合吸光涂料是在常用CO2吸光涂料中添加有鎳基合金粉和/或WC和/或TiC粉末，或者優(yōu)選吸光涂料為以下吸光涂料，該涂料按照 重量組分計(jì)算由棕剛玉15-20、石英沙15-18、醇基酚醛樹脂25-32、工業(yè)酒精30-35、稀土氧 化物4-8、防沉劑3-6制作而成，其各組分的具體類型參見專利號(hào)03135206. 5，在此以引用 方式將其全部?jī)?nèi)容并入本文。且所述預(yù)處理是指通過噴涂或刷涂等涂覆方法將吸光涂料涂覆在硬質(zhì)刀頭上。 另一方面，本發(fā)明的鋸片合金刀頭的激光強(qiáng)化處理工藝，包括采用準(zhǔn)分子激光器 對(duì)硬質(zhì)合金刀頭的前加工面上進(jìn)行激光熔凝處理，其中激光功率為200-250w/cm2 ；矩形光 斑尺寸為(3-6) X (8-12)mm ；掃描速度3-lOmm/s ；光照時(shí)間為0. 1-3秒；熔凝或涂敷層深度 0. 05-0. 20mm ；且激光處理前硬質(zhì)合金刀頭的表面用吸光涂料進(jìn)行預(yù)處理，最終得到的硬化 層深度為0. 07-0. 25mm。 進(jìn)一步地，所述硬質(zhì)合金刀頭的材質(zhì)為K或M型硬質(zhì)合金。進(jìn)一步地，所述處理后硬質(zhì)合金刀頭的表面硬度為Hv 2800-3500。進(jìn)一步地，吸光涂料優(yōu)選為WC30wt% +NiB70wt%涂料，采用刷涂等涂覆方法將涂 敷涂料涂覆在硬質(zhì)刀頭上。
優(yōu)選地，上述兩種工藝中的熔凝冷卻速度為IO5-IO7攝氏度/h此外，本發(fā)明也提供一種鋸片合金刀頭，該刀頭經(jīng)過上述的激光強(qiáng)化處理工藝制 成。該合金刀頭的表面硬化層深度為0. 10-0. 30mm。本發(fā)明的原理如下眾所周知，硬質(zhì)合金是由鎢和鈦的碳化物與鈷和鎳的粉末，經(jīng)高溫高壓以粉末冶 金方法生產(chǎn)而成。不可避免地，整個(gè)基體上存在著標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)的空隙和夾雜，這也正是硬質(zhì) 合金強(qiáng)度和抗沖擊性能較低的原因。近年來，激光加工作為一項(xiàng)高新技術(shù)得到迅速發(fā)展， 利用激光高能量密度、單色性、相干性和可控性，在材料表面可實(shí)現(xiàn)無接觸的能量和區(qū)域的 高度集中，從而使得硬質(zhì)合金表層局部熔融，隨即在其基體巨大體積分?jǐn)?shù)的激冷作用下，迅 速凝固。使經(jīng)這樣處理的硬質(zhì)合金表層凈化、夾雜物減少、氣體排出，從而空隙減少密度增 大。同時(shí)在激光高能量作用下，碳化物表面微熔與基體達(dá)到冶金結(jié)合，這樣在經(jīng)激光處理的 表層達(dá)到冶金結(jié)合的效應(yīng)；另外，由于激烈冷卻使熔凝層和稍內(nèi)的淬火層晶粒極度細(xì)化，如 果條件充分甚至可得到局部非晶態(tài)，這樣就使硬質(zhì)合金經(jīng)激光處理的表層在性能和質(zhì)量上 得到顯著的提高。這些因素使刀頭激光處理表面具有高硬度，同時(shí)提高了機(jī)械性能，特別是 抗沖擊韌性。這樣，就在較大程度上提高了刀頭及鋸片的使用壽命。如果在高性能的前提 下，減少刀頭的寬度仍然保持其鋸切性能，明顯效果就是降低了鋸切損耗，提高了金屬和木 材的利用率。本發(fā)明分別例如采用快速軸流CO2激光器和準(zhǔn)分子激光器在鋸片硬質(zhì)合金刀頭的 前加工面上進(jìn)行激光熔凝處理，得到高硬度、高韌性、高表面光潔度的刀頭，該經(jīng)激光處理 后的鋸片的應(yīng)用，能夠取得使用壽命提高60-180%的良好效果，且硬度、韌性明顯增加。
具體實(shí)施例方式以下介紹的是作為本發(fā)明所述內(nèi)容的具體實(shí)施方式
，下面通過具體實(shí)施方式
對(duì)本 發(fā)明的所述內(nèi)容作進(jìn)一步的闡明。當(dāng)然，描述下列具體實(shí)施方式
只為示例本發(fā)明的不同方 面的內(nèi)容，而不應(yīng)理解為限制本發(fā)明范圍。本文以兩種具體的激光器為例對(duì)本發(fā)明的工藝進(jìn)行詳細(xì)說明，兩種實(shí)例的激光器 的性能參數(shù)分別為CO2激光器 準(zhǔn)分子激光器波長(zhǎng)(微米)5. 4 ；0. 308
光子能量(eV)0. 234. 9最高功率(KW)10000250
調(diào)制方式氣體放電 氣體放電脈沖功率(mj)-50脈沖頻率(KHz)< 50 (聲光調(diào)Q)-模式- 多模發(fā)散角(mrad)-I-3總效率(％)8 2耐磨性(刃磨一次提高％ ) 60—18080-—200以下給出具體實(shí)施例以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步的詳細(xì)說明。實(shí)施例1本實(shí)施例采用的鋸片為金屬用硬質(zhì)合金鋸片YL350X30X3.0/2. 5-100TP ；刀頭 尺寸為5. 4mmX 3. OmmX 2. 0mm。采用CO2激光器對(duì)刀頭的表面進(jìn)行處理，具體的激光器工作參數(shù)分別為激光功率1000w/cm2光斑尺寸(圓形)直徑為5mm掃描速度5mm/s本實(shí)驗(yàn)在5mmX 2mm表面上進(jìn)行激光掃描輻照，激光輻照前刷涂吸光涂料，該涂料為吸光涂料為以下吸光涂料，該涂料按照重量 組分計(jì)算由棕剛玉15-20、石英沙15-18、醇基酚醛樹脂25-32、工業(yè)酒精30-35、稀土氧化物 4-8、防沉劑3-6制作而成；掃描時(shí)間為1. O秒。激光處理后，在試樣中間沿輻照表面垂直用金剛石砂輪切取樣品，在表面及沿表 面垂直方向的切開面上測(cè)量維氏硬度，并進(jìn)行顯微組織觀察，以確定表層硬化及硬化層深度。通過維氏硬度測(cè)量法(ISO 6507-1 1998)對(duì)經(jīng)過激光處理后的金屬硬質(zhì)合金鋸 片刀頭的硬度進(jìn)行測(cè)量，結(jié)果如下刀頭處理前硬度(Hv) 1550刀頭處理后硬度(Hv) 2900具有經(jīng)過激光處理后的金屬用硬質(zhì)合金鋸片刀頭的鋸片的使用效果如下激光處理前管排鋸鋸切鋁管每次刃磨能切20-40平米激光處理后管排鋸鋸切鋁管每次刃磨能切60-100平米，激光處理前后相比，金屬用硬質(zhì)合金鋸片刀頭的鋸片的使用壽命提高了 150%。實(shí)施例2本實(shí)施例采用的鋸片為金屬用硬質(zhì)合金鋸片YG500X 115X6. 5/5. 0-72TJ ；刀頭 尺寸為IOmmX 7. 2mmX4. 0mm。采用CO2激光器對(duì)刀頭的表面進(jìn)行處理，具體的激光器工作參數(shù)分別為激光功率1500w/cm2光斑尺寸(圓形)直徑為5mm掃描速度8mm/s
本實(shí)驗(yàn)在IOmmX 2mm表面上進(jìn)行激光掃描輻照，激光輻照前刷涂吸光涂料；掃描時(shí)間為1. 3秒；激光處理后，在試樣中間沿輻照表面垂直用金剛石砂輪切取樣品，在表面及沿表 面垂直方向的切開面上測(cè)量維氏硬度，并進(jìn)行顯微組織觀察，以確定表層硬化及硬化層深 度·通過維氏硬度測(cè)量法(ISO 6507-1 1998)對(duì)經(jīng)過激光處理后的金屬用硬質(zhì)合金 鋸片刀頭的硬度進(jìn)行測(cè)量，結(jié)果如下刀頭處理前硬度(Hv) 1600刀頭處理后硬度(Hv) 2850具有經(jīng)過激光處理后的金屬用硬質(zhì)合金鋸片刀頭的鋸片的使用效果對(duì)比如下激光處理前鋸切無縫鋼管每次刃磨切5平米，可刃磨3次激光處理后鋸切無縫鋼管每次刃磨切8平米，可刃磨4次激光處理前后相比，金屬用硬質(zhì)合金鋸片刀頭的鋸片的使用壽命提高了 120%。實(shí)施例3本實(shí)施例采用的鋸片為木工用硬質(zhì)合金鋸片YM300X30X3. 2/2. 2-72PT ；刀頭尺 寸為 IOmmX 7. 2mmX 3. 0mm。采用準(zhǔn)分子激光器刀頭的表面進(jìn)行處理，具體的激光器工作參數(shù)分別為激光功率200w/cm2光斑尺寸 4. OmmX IOmm掃描速度對(duì)設(shè)定區(qū)域照射，激光束不移動(dòng)以輻照時(shí)間0. 20. 5秒范圍進(jìn)行激光處理。本實(shí)驗(yàn)在IOmmX 3mm表面上進(jìn)行激光輻照，激光輻照時(shí)間為0. 3秒。激光處理后，在試樣中間沿輻照表面垂直用金剛石砂輪切取樣品，在表面及沿表 面垂直方向的切開面上測(cè)量維氏硬度，并進(jìn)行顯微組織觀察，以確定表層硬化及硬化層深 度本實(shí)驗(yàn)的吸光涂料為WC30wt% +NiB70wt%涂料，在未采用吸光涂料，時(shí)，同樣獲 得良好的實(shí)驗(yàn)效果。通過維氏硬度測(cè)量法(ISO 6507-1 1998)對(duì)經(jīng)過激光處理后的金屬用硬質(zhì)合金 鋸片刀頭的硬度進(jìn)行測(cè)量，結(jié)果如下刀頭處理前硬度(Hv) 1600刀頭處理后硬度(Hv) 3050具有經(jīng)過激光處理后的金屬用硬質(zhì)合金鋸片刀頭的鋸片的使用效果對(duì)比如下激光處理前鋸切刨花板每次刃磨切7平米.激光處理后鋸切刨花板每次刃磨切18平米.激光處理前后相比，金屬用硬質(zhì)合金鋸片刀頭的鋸片的使用壽命提高了 160%。盡管上文對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
進(jìn)行了詳細(xì)的描述和說明，但應(yīng)該指明的是， 我們可以對(duì)上述實(shí)施方式進(jìn)行各種改變和修改，但這些都不脫離本發(fā)明的精神和所附的權(quán) 利要求所記載的范圍。
權(quán)利要求
一種鋸片合金刀頭的激光強(qiáng)化處理工藝，包括采用CO2激光器對(duì)硬質(zhì)合金刀頭的前加工面上進(jìn)行激光熔凝及涂敷處理，其中激光功率為800-1800w/cm2；圓形光斑直徑為5-8mm；掃描速度3-10mm/s；光照時(shí)間為0.1-3秒；熔凝層深度0.10-0.30mm；且激光處理前硬質(zhì)合金刀頭的表面用常規(guī)吸光涂料進(jìn)行預(yù)處理，最終得到的硬化層深度為0.10-0.30mm。
2.如權(quán)利要求1所述的工藝，其特征在于所述硬質(zhì)合金刀頭的材質(zhì)為K01、K10、K20、 K30、K40、M30 或 M40。
3.如權(quán)利要求1所述的工藝，其特征在于激光處理后的硬質(zhì)合金刀頭的表面硬度為Hv 2500-3000。
4.如權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的工藝，其特征在于吸光涂料為常用C02吸光涂料中添 加有鎳基合金粉和/或WC和/或TiC粉末的復(fù)合吸光材料，或者吸光涂料為以下吸光涂 料，該涂料按照重量組分計(jì)算由棕剛玉15-20、石英沙15-18、醇基酚醛樹脂25-32、工業(yè)酒 精30-35、稀土氧化物4-8、防沉劑3-6制作而成，且通過刷涂或噴涂涂覆方法將所述吸光涂 料涂覆在硬質(zhì)刀頭激光處理表面上。
5.一種鋸片合金刀頭的激光強(qiáng)化處理工藝，包括采用準(zhǔn)分子激光器對(duì)硬質(zhì)合金刀 頭的前加工面上進(jìn)行激光熔凝處理，其中激光功率為200-250w/cm2 ；矩形光斑尺寸為 (3-6) X (8-12)mm ；掃描速度3-10mm/s ；光照時(shí)間為0. 1—3秒；熔凝層深度0. 05-0. 20mm ； 且激光處理前硬質(zhì)合金刀頭的表面用吸光涂料進(jìn)行預(yù)處理，最終得到的硬化層深度為 0.07-0. 25mm。
6.如權(quán)利要求5所述的工藝，其特征在于所述硬質(zhì)合金刀頭的材質(zhì)為K系列或M系列硬質(zhì)合金。
7.如權(quán)利要求5所述的工藝，其特征在于激光處理后的硬質(zhì)合金刀頭的表面硬度為Hv 2800-3500。
8.如權(quán)利要求5-7任一項(xiàng)所述的工藝，其特征在于吸光涂料為30wt%的WC和70wt% 的MB吸光涂料且所述預(yù)處理是指通過噴涂或刷涂的涂覆方法將吸光涂料涂覆在硬質(zhì)刀 頭上。
9.如權(quán)利要求1或5所述的工藝，其特征在于工藝中的熔凝冷卻速度為105-107°C/s.
10.一種鋸片硬質(zhì)合金刀頭，該刀頭經(jīng)過權(quán)利要求1-9任一項(xiàng)所述的工藝制成，其特征 在于所述合金刀頭的表面硬化層深度為0. 10-0. 30mm。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種使用CO2激光器或準(zhǔn)分子激光器對(duì)鋸片硬質(zhì)合金刀頭進(jìn)行激光強(qiáng)化的處理工藝，包括采用CO2激光器或準(zhǔn)分子激光器對(duì)硬質(zhì)合金刀頭的前加工面上進(jìn)行激光熔凝及涂敷處理，其中激光處理前硬質(zhì)合金刀頭的表面用吸光涂料進(jìn)行預(yù)處理，最終得到的硬化層深度為0.10-0.30mm。通過激光器在鋸片硬質(zhì)合金刀頭的前加工面上進(jìn)行激光熔凝及涂敷有處理，可得到高硬度、高韌性、高表面光潔度的刀頭，該經(jīng)激光處理后的鋸片的應(yīng)用，能夠取得使用壽命提高60-200％的良好效果，且硬度、韌性明顯增加。
文檔編號(hào)B27B33/00GK101831528SQ20091011925
公開日2010年9月15日 申請(qǐng)日期2009年3月10日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月10日
發(fā)明者詹運(yùn)昌 申請(qǐng)人:安鳳占