一种重载加工用数控刀片基体及制备方法与流程
1.本发明涉及数控刀片基体技术领域，具体涉及一种重载加工用数控刀片基体及制备方法。
背景技术：
2.硬质合金是一种超硬材料，是难熔金属的硬质化合物与结合金属通过粉末冶金技术制成的合金，是采用粉末冶金工艺生产的超硬材料。它具有硬度高、耐磨、强度和韧性好、耐热、耐腐蚀等一系列优良性能，尤其是其高硬度和耐磨性，即使在500℃的温度下也基本保持不变，并且仍然具有1000℃时硬度高，被称为“工业齿”，用于制造切削工具、刀具、钴工具和耐磨零点。零部件，广泛应用于军工、航空航天、机械加工、冶金、石油钻探、矿山工具、电子通讯、建筑等领域。
3.wc-co系列合金具有高强度、高硬度、优良的耐磨性和良好的红硬性，它们广泛应用于各种精加工行业，是目前最高效的刀具材料之一，在刀具材料的研究中，除了优化加工路线和刀具几何参数外，更多的研究放在了刀具材料的基体和涂层上。
4.数控机床在我国机械行业的应用越来越普遍，数控刀具的制造和使用直接影响数控机床的效率，目前，在西方工业发达国家，硬质合金已占刀具材料的65％以上，硬质合金可转位刀片的产量已达到刀片总产量的70％～90％，因此，对硬质合金数控刀片的切削和磨损性能进行研究具有很大的现实意义。
技术实现要素：
5.针对现有技术的上述不足，本发明提供一种重载加工用数控刀片基体及制备方法，制得的刀片达到了韧性和耐磨性兼顾的技术效果，同时具备良好的抗冲击性能，可很好的满足重载切削的刀具性能要求。
6.为了解决上述技术问题，本发明提供的一种重载加工用数控刀片基体，包括硬质合金基体和涂层，所述硬质合金基体由co、ticn、dy2o3、lu2o3和wc组成，其中，co、ticn、dy2o3、lu2o3和wc的质量分数比为8:2:1.2:1.8:87；硬质合金基体的磁饱和为80％～90％。
7.一种重载加工用数控刀片基体的制备方法，包括以下步骤，
8.(1)将co、ticn、dy2o3、lu2o3和wc与成型剂混合均匀，进行球磨；
9.(2)将制备的混合物进行喷雾干燥、压制和烧结，制得初步硬质合金基体；
10.(3)将制备的初步硬质合金基体表面进行碳氮共渗表面处理，得到重载加工用数控刀片基体。
11.本发明的步骤(1)中的成型剂为聚乙二醇，成型剂用量为原材料用量的2.1％，球磨采用倾斜式球磨机，球磨时间为12-14小时。
12.本发明的步骤(2)中的喷雾干燥采用喷雾干燥塔干燥。
13.本发明的步骤(2)中的烧结成型过程为连续烧结，包括正压脱脂、真空烧结、分压烧结、终温烧结和自然冷却五个阶段；
14.正压脱脂阶段工艺为：前30min从25℃匀速升温至180℃，随后30min匀速升温至300℃，随后60min匀速升温至360℃，随后300min匀速升温至400℃，随后100min匀速升温至450℃，随后保温120min；氢气烧结过程中氢气流量为80l/min；
15.真空烧结阶段工艺为：前100min从450℃匀速升温至800℃，随后保温60min，随后90min匀速升温至1200℃，随后保温30min，随后50min匀速升温至1350℃；
16.分压烧结阶段工艺为：将氩气充入烧结炉内，30min内从1350℃匀速升温至1450℃，升温过程中氩气压强为40bar；达到终温1450℃时；
17.终温烧结阶段工艺如下：温度为1450℃，氩气压强为90bar，时间为40min；
18.冷却阶段为：将硬质合金基体自然降温冷却至100℃。
19.与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
20.本发明制得的刀片达到了韧性和耐磨性兼顾的技术效果，同时具备良好的抗冲击性能，可很好的满足重载切削的刀具性能要求。
附图说明
21.为更清楚地说明背景技术或本发明的技术方案，下面对现有技术或具体实施方式中结合使用的附图作简单地介绍；显而易见地，说明书附图所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容所能涵盖的范围内。
22.图1是本发明重载加工用数控刀片的基体金相照片。
具体实施方式
23.为了使本技术领域的人员更好的理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
24.本发明要解决的技术问题是针对现有技术中重载加工用的数控刀片耐磨性、韧性和抗冲击性能的不足，提供一种重载加工用数控刀片基体，包括硬质合金基体和涂层，该刀片基体制得的数控刀片韧性和硬度兼顾，同时具有良好的耐磨性和抗冲击性能，能够满足重载加工的需求。
25.本发明通过选用稀有金属氧化物按一定比例添加进原料，促使wc在晶粒长大过程中更均匀，提高合金基体的硬度和韧性，刀片使用过程中不容易产生应力相对集中，在重力切削过程中，各晶界之间不容易产生相对滑移。
26.同时，碳氮共渗工艺能增加涂层与硬质合金基体的结合程度，降低硬质合金基体上的涂层厚度，防止涂层厚度过高影响切削性能，通过增加硬质合金基体中的co含量，提升了硬质合金基体的韧性，该设计既提高了刀片本身的韧性，也适当提高了刀片的耐磨性能。
27.本重载加工用数控刀片基体，包括硬质合金基体和涂层，所述硬质合金基体由co、
ticn、dy2o3、lu2o3和wc组成，其中，co、ticn、dy2o3、lu2o3和wc的质量分数比为8:2:1.2:1.8:87；硬质合金基体的磁饱和为80％～90％。
28.本重载加工用数控刀片基体的制备方法，包括以下步骤，
29.(1)将co、ticn、dy2o3、lu2o3和wc与成型剂混合均匀，进行球磨；
30.(2)将制备的混合物进行喷雾干燥、压制和烧结，制得初步硬质合金基体；
31.(3)将制备的初步硬质合金基体表面进行碳氮共渗表面处理，得到重载加工用数控刀片基体。
32.步骤(1)中的成型剂为聚乙二醇，成型剂用量为原材料用量的2.1％，球磨采用倾斜式球磨机，球磨时间为12-14小时。
33.步骤(2)中的喷雾干燥采用喷雾干燥塔干燥。
34.步骤(2)中的烧结成型过程为连续烧结，包括正压脱脂、真空烧结、分压烧结、终温烧结和自然冷却五个阶段。
35.烧结工序完成后制得硬质合金基体；将烧结后硬质合金基体进行碳氮共渗工艺处理，得重载加工用数控刀片硬质合金基体。
36.实施例1
37.本重载加工用数控刀片基体的制备方法，包括以下步骤，
38.步骤s1，分别称取co、ticn、dy2o3、lu2o3和wc，其中co的质量分数为8％，ticn的质量分数为2％，dy2o3的质量分数为1.2％，lu2o3的质量分数为1.8％,wc的质量分数为87％；
39.步骤s2，在步骤s1中称好的原材料加入原材料重量2.1％的聚乙二醇，混合均匀后放入倾斜式球磨机球磨13小时；
40.步骤s3，在步骤s2球磨得到的混合物中，先进行喷雾干燥，然后用压机将混合料压制为毛坯，进行烧结，烧结过程如下：将物料放入氢气气氛的烧结炉中，前30min从25℃匀速升温至180℃，随后30min匀速升温至300℃，随后60min匀速升温至360℃，随后30min匀速升温至400℃，随后100min匀速升温至450℃，随后保温120min，上述烧结过程中氢气流量为80l/min；随后抽出烧结炉内氢气气体至真空状态，100min从450℃匀速升温至800℃，随后保温60min，随后90min匀速升温至1200℃，随后保温30min，随后50min匀速升温至1350℃；然后向烧结炉内注入氩气至氩气压强为40bar，随后30min内从1350℃匀速升温至1450℃；温度达到1450℃后，往炉内充入氩气至压强为90bar，并保温40min；随后自然冷却至100℃，得硬质合金基体，该基体脱β层厚度为5μm，磁饱和为85％；
41.步骤s4，在步骤s3制备的硬质合金基体上，进行碳氮共渗表面处理工艺，处理后得到最终的重载加工用数控刀片基体。
42.对实施例1制备的数控刀片和现有数控刀片进行刀具寿命和冲击试验测试。
43.刀具寿命为刀具磨损达到规定标准时的总切削时间，国家标准中规定，在正常磨损时，磨损标准为：磨损量vb＝0.3mm，本次刀具寿命测试所用的测试材质为45#钢，硬度hb160，切削参数如下：切削速度vc＝260m/min，进给量fn＝0.2mm/r，切深量ap＝1.0mm。
44.测试结果如表1所示：
[0045] 5分钟15分钟25分钟30分钟35分钟42分钟实施例vb＝0.06vb＝0.11vb＝0.15vb＝0.20vb＝0.28vb＝0.35现有数控刀片vb＝0.06vb＝0.13vb＝0.19vb＝0.35
ꢀꢀ
[0046]
通过对试验数据分析可知，现有的数控刀片在32分钟时，达到正常磨损值；而实施例在42分钟左右达到正常磨损值。
[0047]
所以，本发明制得的重载加工用数控刀片的寿命要高于现有技术中的数控刀片，具有更好的耐磨性能。
[0048]
刀具冲击试验方法是在一根圆形钢棒的圆周上开4个通槽，然后用刀片进行外圆断续切削，并对刀片进行检测评定。
[0049]
本次刀具抗冲击试验所用的测试材质为4通槽的45#钢，硬度hb160，切削参数如下：切削速度vc＝260m/min，进给量fn＝0.2mm/r，切深量ap＝1.0mm。
[0050]
冲击试验结果为，实施例1制备的重载加工用数控刀片在切削8分钟后出现崩刃，而现有数控刀片在切削4分钟后出现崩刃，所以，本发明所提供的数控刀片具有更好的抗冲击性能。
[0051]
结合刀具寿命测试和抗冲击试验的数据可知，与现有数控刀片相比，本发明制得的重载加工用数控刀片的耐磨性能、刀具寿命和抗冲击性能均有所提高，能满足重载加工的需要。
[0052]
本发明通过增加稀土氧化物作为活性剂含量，增加了数控刀片的韧性；通过烧结后合金基体表面进行碳氮共渗工艺，减少了硬质合金基体的脱β层厚度。
[0053]
在制备过程中，通过缩短球磨时间，达到改变wc的原有形貌的效果，改善界面应力状态，提高硬质合金基体的整体性能。
[0054]
利用本发明制得的数控刀片达到了韧性和耐磨性兼顾的技术效果，同时具备良好的抗冲击性能，能满足重载切削的刀具性能要求。
[0055]
尽管通过参考附图并结合优选实施例的方式对本发明进行了详细描述，但本发明并不限于此，在不脱离本发明的精神和实质的前提下，本领域普通技术人员可以对本发明的实施例进行各种等效的修改或替换，而这些修改或替换都应在本发明的涵盖范围内/任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内，因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。
技术特征：
1.一种重载加工用数控刀片基体，其特征在于，包括硬质合金基体和涂层，所述硬质合金基体由co、ticn、dy2o3、lu2o3和wc组成，其中，co、ticn、dy2o3、lu2o3和wc的质量分数比为8:2:1.2:1.8:87；硬质合金基体的磁饱和为80％～90％。2.一种制备权利要求1所述的重载加工用数控刀片基体的方法，其特征在于，包括以下步骤，(1)将co、ticn、dy2o3、lu2o3和wc与成型剂混合均匀，进行球磨；(2)将制备的混合物进行喷雾干燥、压制和烧结，制得初步硬质合金基体；(3)将制备的初步硬质合金基体表面进行碳氮共渗表面处理，得到重载加工用数控刀片基体。3.根据权利要求2所述的重载加工用数控刀片基体的制备方法，其特征在于，步骤(1)中的成型剂为聚乙二醇，成型剂用量为原材料用量的2.1％，球磨采用倾斜式球磨机，球磨时间为12-14小时。4.根据权利要求2所述的重载加工用数控刀片基体的制备方法，其特征在于，步骤(2)中的喷雾干燥采用喷雾干燥塔干燥。5.根据权利要求2所述的重载加工用数控刀片基体的制备方法，其特征在于，步骤(2)中的烧结成型过程为连续烧结，包括正压脱脂、真空烧结、分压烧结、终温烧结和自然冷却五个阶段；正压脱脂阶段工艺为：前30min从25℃匀速升温至180℃，随后30min匀速升温至300℃，随后60min匀速升温至360℃，随后300min匀速升温至400℃，随后100min匀速升温至450℃，随后保温120min；氢气烧结过程中氢气流量为80l/min；真空烧结阶段工艺为：前100min从450℃匀速升温至800℃，随后保温60min，随后90min匀速升温至1200℃，随后保温30min，随后50min匀速升温至1350℃；分压烧结阶段工艺为：将氩气充入烧结炉内，30min内从1350℃匀速升温至1450℃，升温过程中氩气压强为40bar；达到终温1450℃时；终温烧结阶段工艺如下：温度为1450℃，氩气压强为90bar，时间为40min；冷却阶段为：将硬质合金基体自然降温冷却至100℃。
技术总结
本发明公开了一种重载加工用数控刀片基体及制备方法，属于数控刀片基体技术领域，包括硬质合金基体和涂层，所述硬质合金基体由Co、TiC、Dy2O3、Lu2O3和WC组成，其中，Co、TiC、Dy2O3、Lu2O3和WC的质量分数比为8:2:1.2:1.8:87；硬质合金基体的磁饱和为80％～90％。本发明制得的刀片达到了韧性和耐磨性兼顾的技术效果，同时具备良好的抗冲击性能，可很好的满足重载切削的刀具性能要求。足重载切削的刀具性能要求。足重载切削的刀具性能要求。
