本發(fā)明主要解決了棒材線冷剪剪刃激光制造結(jié)構(gòu)和制造流程及方法。

背景技術(shù)：

剪刃是鋼鐵企業(yè)各類(lèi)鋼材生產(chǎn)線金屬剪切設(shè)備必不可少的關(guān)鍵部件，一般由含有貴重合金元素Cr,Mo,W等的鋼制造而成，整體制造費(fèi)用十分昂貴，而且消耗量大，剪刃質(zhì)量的好壞直接影響生產(chǎn)產(chǎn)品的數(shù)量、質(zhì)量和生產(chǎn)效率。傳統(tǒng)棒材線剪刃整體采用優(yōu)質(zhì)工具鋼和合金模具鋼經(jīng)過(guò)復(fù)雜的熱處理和機(jī)加工藝制造。剪刃由于受到高沖擊力、壓強(qiáng)和高溫的作用，要求剪刃具有高強(qiáng)度、高硬度、高韌性、高淬透性等特點(diǎn)。盡管采用了上述高品質(zhì)高成本的材料，其壽命也只有1.5天左右，造成嚴(yán)重浪費(fèi)和成本提升。

根據(jù)中國(guó)鋼鐵工業(yè)協(xié)會(huì)的統(tǒng)計(jì)，2010年國(guó)內(nèi)冷軋板帶鋼生產(chǎn)線用圓剪、中厚板生產(chǎn)線用圓剪及長(zhǎng)條剪、熱軋板帶鋼生產(chǎn)線用弧形剪、棒線材生產(chǎn)線用異型剪等主要軋機(jī)生產(chǎn)線，剪刃需求量將分別達(dá)到14 萬(wàn)件、4.9 萬(wàn)件、0.5 萬(wàn)件及8.6 萬(wàn)件。

2012年螺紋鋼產(chǎn)量9.52億噸占鋼材產(chǎn)量的24.6%，約2.3億噸。按噸鋼0.9元計(jì)算棒材線冷剪消耗2億元左右。2012年鋼材產(chǎn)量9.52億噸較2010年的7.96億噸上漲19.6%,以其中的棒材線為例需求超過(guò)10萬(wàn)件，按每件2000元計(jì)算市場(chǎng)需求超過(guò)2億元。經(jīng)過(guò)對(duì)全國(guó)棒材生產(chǎn)線調(diào)研，棒材線每月平均使用冷剪剪刃20對(duì)（即40件，每對(duì)使用周期1-2天后一次性淘汰）左右，單件價(jià)格2000元以上，120萬(wàn)噸的生產(chǎn)線每年剪刃耗材100萬(wàn)左右，噸鋼消耗0.9元左右。

使用激光復(fù)合制造棒材線冷剪剪刃使用成本將降低30%左右，即可以節(jié)約6000萬(wàn)元左右，這從很大程度上減輕了鋼鐵企業(yè)的資金壓力，同時(shí)由于使用壽命延長(zhǎng)，可以節(jié)約大量高品質(zhì)刀具用鋼，減少資源浪費(fèi)。激光制造的棒材線冷剪剪刃大大提高了產(chǎn)品的性?xún)r(jià)比，降低了剪刃的制造成本，延長(zhǎng)了剪刃的使用壽命，降低了使用方的噸鋼消耗。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

將在高溫和大剪切力下仍然保持高性能的鈷基材料通過(guò)激光熔覆在刃口關(guān)鍵部位，結(jié)構(gòu)上實(shí)現(xiàn)了以碳素合金鋼為基體，以高性能鈷基材料為作業(yè)材料通過(guò)激光熔覆達(dá)到完美冶金結(jié)合的目的。要保證這種結(jié)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)并達(dá)到機(jī)械精度要求，工藝過(guò)程及工裝保證是關(guān)鍵。

為了提高剪刃壽命和降低鋼鐵企業(yè)生產(chǎn)成本，本發(fā)明提出了通過(guò)激光熔覆手段將高性能材料放在刃口和關(guān)鍵承載部位將“好鋼用在剪刃上”，實(shí)現(xiàn)螺紋鋼冷剪剪刃激光復(fù)合制造（見(jiàn)圖1、圖2、圖3、圖4）。

一般熱源如氬弧焊、等離子焊由于熱輸入密度不夠，造成熱影響區(qū)過(guò)大，形成粗大金相組織，同時(shí)形成內(nèi)應(yīng)力過(guò)大，在沖擊力和交變力作用下，結(jié)合部位產(chǎn)生裂紋，形成裂紋源，導(dǎo)致功能失效。而區(qū)別于一般熱源，激光熱輸入功率密度高，使熔覆層與基體形成冶金結(jié)合的同時(shí)，熱影響區(qū)大大減小，從而使內(nèi)應(yīng)力下降，降低產(chǎn)生裂紋的風(fēng)險(xiǎn)。

圖3、圖4示意了本發(fā)明對(duì)上下剪刃激光復(fù)合制造的結(jié)構(gòu)。在剪刃剪切面受力點(diǎn)下將鈷基合金材料進(jìn)行梯度熔覆，這樣按剪切力傳遞下降的路線，逐級(jí)減少鈷基合金的熔覆量，既使刃口增強(qiáng)壽命，又降低成本消耗。

激光熔覆本質(zhì)上也是熱加工，也有產(chǎn)生變形的趨勢(shì)，為了降低變形量，減少激光熔覆鈷基材料工作層面的去除量，達(dá)到既滿(mǎn)足刃口功能實(shí)現(xiàn)又降低制造成本的目的，本發(fā)明提出在剪刃激光熔覆過(guò)程中，通過(guò)將剪刃1通過(guò)固定螺栓2穿過(guò)剪刃連接孔4連接在灰鑄鐵制作的平臺(tái)3上，分散加工過(guò)程中產(chǎn)生的熱量和應(yīng)力，可以有效限制變形（見(jiàn)圖5、圖6），減小后續(xù)加工難度。

附圖說(shuō)明

圖1棒材螺紋鋼上剪刃圖紙。

圖2棒材螺紋鋼下剪刃圖紙。

圖3螺紋鋼冷剪激光復(fù)合上剪刃圖紙。

圖4螺紋鋼冷剪激光復(fù)合下剪刃圖紙。

圖5上剪刃校形示意圖。

圖6下剪刃校形示意圖。

具體實(shí)施方式

為詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明之技術(shù)內(nèi)容、構(gòu)造特征、所達(dá)成目的及制作過(guò)程，配合附圖給予說(shuō)明。

1.按圖1上剪刃、圖2下剪刃圖紙要求，預(yù)留出激光熔覆厚度制作出毛坯圖。

2.以碳素合金鋼為基體，按毛坯圖要求機(jī)械加工普通碳鋼上剪刃和下剪刃毛坯。

3.根據(jù)上剪刃、下剪刃圖紙要求，制作平臺(tái)3毛坯圖。

4.按毛坯圖技術(shù)要求，以灰鑄鐵為基材，加工成為平臺(tái)3。

5.根據(jù)圖1上剪刃、圖2下剪刃圖紙要求，選擇固定螺栓2。

6.按圖3上剪刃、圖4下剪刃激光熔覆圖紙要求，在剪刃剪切面受力點(diǎn)下按剪切力傳遞下降的路線將鈷基合金材料進(jìn)行梯度熔覆。

7.將激光熔覆后的上剪刃、下剪刃精加工到成品尺寸。