一种高合工钢机械刀坯料制造方法及坯料

摘要

本发明涉及机械刀、剪、模具的制造技术领域，特别是一种高合工钢机械刀、剪、模具坯料制造方法及坯料。该是将高合金工具钢作为自耗电极，通过电渣熔接在预铸的本体母材上铸成的凹槽内。并依此方法制造刀具坯料、剪具坯料和模具坯料等。本发明方法所采用的电渣重熔是一种由熔渣产生电阻热源而获得纯洁金属，提高纯度，含低硫，减少非金属夹杂的熔炼方法，它重熔后的金属组织洁净，均匀，致密。本方法不但使刃口材料获得比铸锭(自耗电极)更好的质量而且又与本体母材熔接复合，因此是一种二者合一的工艺(即有利于简化生产工艺的一步法)。由于达到冶金结合的效果，因此复合的坯料适合制成各种工况用的刀、剪、模具产品。

权利要求

1.一种高合工钢机械刀坯料制造方法，其特征在于它包括如下步骤：

A用中频感应电炉预铸16Mn钢材质的160mm×180mm×300mm本体铸件，本体铸件上铸有一个50mm×70mm×300mm的池型凹槽，凹槽用于电渣重熔自耗电极的熔融填充位置，该凹槽要确保表面平整光洁；

B用中频感应电炉浇铸一根刃口材料的自耗电极，自耗电极选用高合工钢M2；所述的电极尺寸：30mm×50mm×1500mm，该自耗电极，表面平直，无夹渣缺陷；

C采用H1-90型电渣重熔设备，垂直型自动上下，电压30～35伏，电流2000～2500安培，速度每分钟60～90mm；本体铸件上靠近池型凹槽的两侧面装有紫铜制的包含进水口和出水口的水冷结晶器，通水冷却，水压0.2MPa；

D采用三元电渣30～50％的CaF2，10～30％的CaO和20～40％的Al2O3，熔池深度

70～100mm，电流通过自耗电极和熔池产生电阻热使自耗电极端头逐渐熔化，熔融金属穿过渣池形成金属熔池，凹槽即是熔池，铸入本体凹槽内，在水冷结晶器和本体吸热冷却后，逐步填充全部凹槽，冷却后取下该扁方形复合坯料块；

E锻造开坯：将该扁方复合坯料块放入自制6m长1300℃连续高温炉内加热，预热

800～850℃，保温90分钟再继续升温到1100～1150℃，保温40分钟，然后锻成初坯材：厚80mm×宽160mm×长750～800mm，停锻温度900～930℃；

F轧制成坯：将该锻造初坯材再进加热炉，加热至1180～1220℃保温30分钟，开轧温度1100～1150℃，轧成厚18mm×宽155mm×长3000mm的成品坯材，停轧温度950℃以上；

G利用停轧温度的余热在强风下冷却淬火，回火温度540～560℃，经三次回火后，该成品坯材即复合刀坯扁钢材的硬度HRC62～64。

2.一种采用如权利要求1所述方法生产的刀具坯料。

说明书

一种高合工钢机械刀坯料制造方法及坯料

技术领域

[0001] 本发明涉及机械刀、剪、模具的制造技术领域，特别是一种高合工钢机械刀、剪、模具坯料制造方法及坯料。

[0002] 背景技术

[0003] 在机械、冶金、轻化、木材等工业领域，大量使用各类刀、剪及模具，为了节约生产成本，各类机械刀、剪及模具一般只在刃口局部用少量高合工钢，目前市场上供应的刀剪复合坯料一般都采用固相与固相用高温高压工艺制成。常用低碳钢如A3的板材作为本体母材a，用合金工具钢制成条状刃口b，然后进行刀坯的组合焊接d，组合处用薄碳钢板焊接作保护包覆c，以防加热后被氧化，见图1。焊后的组合件经进炉加热后，通过高温高压轧制，磨铣加工，热处理。精加工，生产出复合刀坯。

[0004] 上述方法的固相与固相的复合主要利用高温和高压缩比的高压工艺，对轧制设备要求很高，复合处在工况使用中往往容易分层，最终影响了所制造的刀、剪、模具的质量。而且由于母材选用的问题，制成刀具后，刀具容易产生弯曲、变形等情况。 [0005] 发明内容

[0006] 本发明的目的在于提供一种高合工钢机械刀、剪、模具坯料制造方法及使用该方法所生产的刀、剪、模具坯料，主要解决上述现有技术所存在的技术问题。 [0007] 为解决上述技术问题，本发明是这样实现的：

[0008] 一种高合工钢机械刀、剪、模具坯料制造方法，其特征在于：它是将高合金工具钢作为自耗电极，通过电渣熔接在预铸的本体母材上铸成的凹槽内。

[0009] 所述的高合工钢机械刀、剪、模具坯料制造方法，其特征在于：靠近凹槽的本体母材两侧安装水冷结晶器。

[0010] 所述的高合工钢机械刀、剪、模具坯料制造方法，其特征在于：所述的高合金工具钢优选采用M2，所述的本体母材优选采用16Mn钢。

[0011] 所述的高合工钢机械刀、剪、模具坯料制造方法，其特征在于：电渣重熔工艺采用H1-90型电渣重熔设备，垂直型自动上下，电压30～35伏，电流2000～2500安培，速度每分钟60～90mm，紫铜制的水冷结晶器，通水冷却，水压0.2Mpa，；采用三元电渣，三元电渣的重量百分比含量如下：

[0012] CaF2 30～50％

[0013] CaO 10～30％

[0014] Al2O3 20～40％。

[0015] 一种采用如上所述方法生产的刀具坯料。

[0016] 一种采用如上所述方法所制造的剪具坯料。

[0017] 一种采用如上所述方法所制造的模具坯料。

[0018] 与现有技术相比，本发明的特点如下：

[0019] 1、本发明方法所采用的电渣重熔是一种由熔渣产生电阻热源而获得纯洁金属，提高纯度，含低硫，减少非金属夹杂的熔炼方法，它重熔后的金属组织洁净，均匀，致密.本方法不但使刃口材料获得比铸锭(自耗电极)更好的质量而且又与本体母材熔接复合，因此是一种二者合一的工艺(即有利于简化生产工艺的一步法)。由于达到冶金结合的效果，因此复合的坯料适合制成各种工况用的刀、剪、模具产品。

[0020] 2、本发明方法是液相与固相的复合，主要利用金属熔接的特点，伴随着界面扩散使两种金属能达到冶金结合，加上后道的锻轧使复合层更加牢固致密。 [0021] 3、本发明产品选择合适优质钢材，使本发明方法充分体现材质的特点，做到优良的匹配；本体母材可采用16Mn钢，它与A3钢、Q235钢相比，其屈服强度提高了1.5倍左右，制成刀具后在实际工况中大大改善了刀具的变形、弯曲的缺点。刃口采用M2(CW6Mo5Cr4V2)、D2、A8、H13等高合工钢都属于空淬钢，所以在工艺中可利用停轧温度的余热进行空冷淬火，这样不但可减少水淬/油淬的变形可能，同时又节约了能源，使工艺简化，操作方便。

附图说明

[0022] 图1是现有刀、剪复合坯料的加工结构示意图。

[0023] 图2是本发明方法制备刀、剪、模具复合坯料的加工结构示意图。 [0024] 图3是本发明实施例1单刃口刀具的结构示意图。

[0025] 图4是本发明实施例2双刃口刀具和双刃口冲模的结构示意图。 [0026] 图5是本发明实施例3四刃口剪钢板刀具的结构示意图。

具体实施方式

[0027] 实施例1：

[0028] 请参阅图3，该例的产品是一种如图所示的单刃口刀具(如：削片刀、切纸刀、刨木刀、剪钢板刀、切料刀等)。请再结合参阅图2，可以使用如下方法制造用于加工上述刀具的坯料：

[0029] 一种高合工钢机械刀剪及模具坯料电渣熔接方法-刃口采用高合工钢(含高速钢M2，D2，A8，H13钢结硬质合金工具钢等)，母体材料(含16Mn，C-Mn钢等)进行电渣熔接复合和锻轧成型工艺生产刀剪及模具坯料，工艺包括以下步骤：

[0030] A按设计要求用中频感应电炉预铸16Mn钢(还可以选用如C-Mn钢等)材质的160×180×300mm本体铸件1，本体铸件上铸有一个50×70×300mm的凹槽11，用于电渣重熔自耗电极(刃口钢材)的熔融填充位置，该凹槽要确保表面平整光洁。 [0031] B按设计要求用中频感应电炉浇铸一根刃口材料的自耗电极2，可选用高合工钢M2(CW6Mo5Gr4V2)，也可以选用含高速钢M2，D2，A8，H13钢结硬质合金工具钢等；所述的电极尺寸：30×50×1500mm，该自耗电极，表面平直，无夹渣等缺陷。

[0032] C采用H1-90型电渣重熔设备，垂直型自动上下，电压30～35伏，电流2000～2500安培，速度每分钟60～90mm，本体1两侧装有紫铜制的包含进水口31和出水口32的水冷结晶器3，通水冷却，水压0.2Mpa。

[0033] D采用三元电渣CaF2(30～50％)，CaO(10～30％)和AI2O3(20～40％)，熔池深度70～100mm，电流通过自耗电极和熔池产生电阻热使自耗电极端头逐渐熔化，熔融金属穿过渣池形成金属熔池(凹槽即是熔池)，铸入本体凹槽内，在水冷结晶器和本体吸热冷却后，逐步填充全部凹槽，冷却后取下该扁方形复合坯料块。

[0034] E锻造开坯：将该扁方复合坯料块放入自制6M长1300℃连续高温炉内加热，预热800～850℃，保温90分钟再继续升温到1100～1150℃，保温40分钟，然后锻成初坯材：
厚80×宽160×长750～800mm，停锻温度900～930℃。

[0035] F轧制成坯：将该锻造初坯材再进加热炉，加热至1180～1220℃保温30分钟，开轧温度1100～1150℃，轧成厚18×宽155×长3000mm的成品坯材，停轧温度950℃以上。 [0036] G利用停轧温度的余热在强风下冷却淬火，回火温度540～560℃，经三次回火后，该成品坯材即复合刀坯扁钢材的硬度HRC62～64.

[0037] 最后，使用上述坯料来加工如图3所示的单刃刀具。

[0038] 再请参阅图4(双刃口刀具)、图4(冲模)、图5(剪钢板的刀具)，也可以采用如实施例1所述的方法来制成复合坯料，与实施例1的不同之处仅仅在于凹槽的数量和开设的位置。

[0039] 综上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用来限定本发明的实施范围。即凡依本发明申请专利范围的内容所作的等效变化与修饰，都应为本发明的技术范畴。