一种大圆刀及其制造方法

摘要

本发明公开了一种大圆刀及其制造方法，属于圆刀领域，其解决了现有大圆刀生产过程容易出现平整度低、硬度不均匀，使用寿命短，生产报废率高的问题。本发明大圆刀的制造方法包括如下热处理步骤：正火，将粗加工完成后的大圆刀水平装炉加热；击打大圆刀的表面；冷却至室温；正火；加热后油淬；压力机校平；夹具固定；回火；深冷处理；校验。本发明的方法能能提高大圆刀的平整度，同时提高产品合格率，产品使用寿命长，能达到节约生产成本，提高生产效率的目的。

权利要求

1.一种大圆刀制造方法，包括如下热处理步骤：

1)正火，将粗加工完成后的大圆刀水平装炉加热至860～900℃，加热系数1.4～

1.6min/mm，保温8～10min后出炉；

2)将步骤1)中出炉后的大圆刀放置在金属平台，采用金属平锤击打大圆刀表面n次，n等于ε*D*(S/s)取整，其中ε为大圆刀材质泊松比的十分之一，D为大圆刀的厚度，单位为mm，S为大圆刀表面积，s为金属平锤击打面的面积；翻转大圆刀，击打大圆刀另一表面n次；

3)正火，将步骤2)击打后的大圆刀放入720℃箱式炉内保温2h，再炉冷至500℃以下，出炉；

4)将步骤3)中出炉后的大圆刀用压力机校平；

5)将步骤4)中校平后的大圆刀冷却至室温，用夹具固定；

6)回火，将步骤5)用夹具固定后的大圆刀装炉加热至190～210℃，加热系数1.4～

1.6min/mm，保温2h，出炉，冷却至室温；

7)淬火，将步骤6)中冷却至室温后的大圆刀水平装炉加热至860～900℃，加热系数1.4～1.6min/mm，保温3～5min后出炉，垂直浸油，冷却至130～150℃取出；

8)深冷，将步骤7)中取出的大圆刀冷却至室温后放入冷处理炉内深冷至-120～-140℃，保温4h后，升温至-25～-35℃出炉；

9)将步骤8)中出炉后的大圆刀升温至室温后从夹具内取出，校验；

所述的大圆刀原材料采用热轧板，其成分质量百分比为C：0.60～0.70％、Si：0.11～

0.37％、Mn：0.90～1.20％、S≤0.035％、P≤0.035％、Cr≤0.25％、Ni≤0.25％、Cu≤

0.25％，余量为Fe。

2.根据权利要求1所述的一种大圆刀制造方法，其特征在于：所述的步骤2)中金属平台的表面粗糙度和金属平锤的击打面的表面粗糙度为Ra 0.8～Ra 1.6；金属平台的表面硬度和金属平锤的击打面的硬度为56～60HRC。

3.根据权利要求1所述的一种大圆刀制造方法，其特征在于：所述的步骤2)中每一次击打的力度F＝KD，其中K取90～100N/mm。

4.根据权利要求1所述的一种大圆刀制造方法，其特征在于：所述的步骤4)中压力机校平采用的压力为100t。

5.根据权利要求1所述的一种大圆刀制造方法，其特征在于：所述的步骤7)中淬火介质为32#机油。

6.根据权利要求1所述的一种大圆刀制造方法，其特征在于：所述的步骤1)、7)中加热的炉为90kw箱式电阻带炉；所述的步骤6)中回火的炉为90kw空气循环电阻带炉；所述的步骤8)中冷处理炉为0～-196℃深冷处理炉。

7.根据权利要求1～6任意一项所述的一种大圆刀制造方法，其特征在于：还包括热处理前粗加工步骤：1)等离子线切割切至半成品尺寸；2)钻孔或开齿；3)去除毛刺，检查材料裂纹、夹层缺陷。

8.一种大圆刀，其特征在于：采用权利要求1所述的方法制成。

说明书

一种大圆刀及其制造方法

技术领域

[0001] 本发明属于圆刀领域，更具体地说，涉及一种大圆刀及其制造方法。

背景技术

[0002] 圆刀片，即圆形刀片。外形成圆形状，一般圆刀片应用于机械设备上，主要是切割，修边等加工功能。圆刀片通常都具有中间孔，目的是能够使其固定在机械设备上，从而达到切割功能。其中也有很多款圆刀片刀口是齿状(平齿、尖齿、不规则齿状)，刀口开刃有双面、单面、不开刃三种。大圆刀是圆刀片的一种，由于其直径相对于一般圆刀片更大，故称之为大圆刀。大圆刀一般用于制管生产线，切割纸管、钢管、铜管、铝管等管道；大圆刀的直径一般在半米以上，而厚度一般只有几毫米，由于这种大直径和超薄厚度的组合，使得大圆刀在生产过程中会出现各种缺陷，其中最重要的缺陷主要表现在大圆刀表面凹凸不平，平整度比较差，而作为一种切割刀具，平整度的高低直接关系着切割精度和切割效率，所以平整度不高的问题是大圆刀生产制造过程中急需解决的问题。为解决该问题，现有技术一般采用压力机对大圆刀工件进行压平处理，但这种方法容易导致工件开裂，报废率高。

[0003] 中国专利申请号201510400137.0，公开日2015年9月30日的专利申请文件，公开了一种平圆刀及其制造方法，属于刀具加工领域。该发明的平圆刀包括中心孔、刀盘和刀刃，中心孔位于刀盘的中心，刀刃位于刀盘的外环上，刀刃的外环上设有刀刃口，所述的刀刃口的刃口角度δ为13～18°，刀盘上设有螺纹孔和安装孔。该发明的平圆刀采用特殊元素组成的合金材料在严格控制的工艺条件下经过锻造毛坯、等温球化退火、初加工、热处理、粗磨及校平、回火、深加工等步骤制造得到，在满足锋利度要求的情况下具有很强的耐磨性能，使用寿命长，刀刃口在长时间使用后磨损量小，不崩裂。该专利申请公开圆刀片制造方法可以适用于直径较小的圆刀片，而应用于直径与厚度差比较大的圆刀时，则容易出现平整度差，表面凹凸不平的现象，而为了提高平整度，采用一般压力机压平处理，势必降低产品合格率，浪费大量的生产成本。

[0004] 另外，由于大圆刀在正常使用时会产生热变形，如果其硬度不均匀(现有大圆刀硬度一般在HRC30～55)，很容易受热变形，且变形严重时只能报废处理，使用寿命非常低。

发明内容

[0005] 1、要解决的问题

[0006] 针对现有大圆刀生产过程容易出现平整度低、硬度不均匀，使用寿命短，生产报废率高的问题，本发明提供一种大圆刀及其制造方法，能提高大圆刀的平整度，同时提高产品合格率，产品使用寿命长，能达到节约生产成本，提高生产效率的目的。

[0007] 2、技术方案

[0008] 为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。

[0009] 一种大圆刀制造方法，包括如下热处理步骤：

[0010] 1)正火，将粗加工完成后的大圆刀水平装炉加热至860～900℃，加热系数1.4～1.6min/mm，保温8～10min后出炉；

[0011] 2)将步骤1)中出炉后的大圆刀放置在金属平台，采用金属平锤击打大圆刀表面n次，n等于ε*D*(S/s)取整，其中ε为大圆刀材质泊松比的十分之一，D为大圆刀的厚度，单位为mm，S为大圆刀表面积，s为金属平锤击打面的面积；翻转大圆刀，击打大圆刀另一表面n次；

[0012] 3)正火，将步骤2)击打后的大圆刀放入720℃箱式炉内保温2h，再炉冷至500℃以下，出炉；

[0013] 4)将步骤3)中出炉后的大圆刀用压力机校平；

[0014] 5)将步骤4)中校平后的大圆刀冷却至室温，用夹具固定；

[0015] 6)回火，将步骤5)用夹具固定后的大圆刀装炉加热至190～210℃，加热系数1.4～1.6min/mm，保温2h，出炉，冷却至室温；

[0016] 7)淬火，将步骤6)中冷却至室温后的大圆刀水平装炉加热至860～900℃，加热系数1.4～1.6min/mm，保温3～5min后出炉，垂直浸油，冷却至130～150℃取出；

[0017] 8)深冷，将步骤7)中取出的大圆刀冷却至室温后放入冷处理炉内深冷至-120～-140℃，保温4h后，升温至-25～-35℃出炉；

[0018] 9)将步骤8)中出炉后的大圆刀升温至室温后从夹具内取出，校验；

[0019] 所述的大圆刀原材料采用热轧板，其成分质量百分比为C：0.60～0.70％、Si：0.11～0.37％、Mn：0.90～1.20％、S≤0.035％、P≤0.035％、Cr≤0.25％、Ni≤0.25％、Cu≤0.25％，余量为Fe。

[0020] 优选地，所述的步骤2)中金属平台的表面粗糙度和金属平锤的击打面的表面粗糙度为Ra 0.8～Ra 1.6；金属平台的表面硬度和金属平锤的击打面的硬度为56～60HRC。

[0021] 优选地，所述的步骤2)中每一次击打的力度F＝KD，其中K取90～100N/mm。

[0022] 优选地，所述的步骤4)中压力机校平采用的压力为100t。

[0023] 优选地，所述的步骤7)中淬火介质为32#机油。

[0024] 优选地，所述的步骤1)、7)中加热的炉为90kw箱式电阻带炉；所述的步骤6)中回火设备为90kw空气循环电阻带炉；所述的步骤8)中冷处理炉为0～-196℃深冷处理炉。

[0025] 优选地，还包括热处理前粗加工步骤：1)等离子线切割切至半成品尺寸；2)钻孔或开齿；3)去除毛刺，检查材料裂纹、夹层缺陷。

[0026] 一种大圆刀，采用上述方法制成。

[0027] 3、有益效果

[0028] 相比于现有技术，本发明的有益效果为：

[0029] (1)本发明的方法将粗加工后的大圆刀首先进行正火处理，可以起到消除大圆刀半成品在粗加工时产生的加工应力；正火处理出炉后，根据大圆刀厚度、表面积参数对大圆刀表面进行定量次数的击打，可以在最短时间内使粗加工后的大圆刀内珠光体加点状珠光体组织最大化转化成晶粒大小为2.5～6级的珠光体组织，更好的细化晶粒，消除大圆刀毛坯在冶炼过程中的铸态疏松等缺陷，优化微观组织结构；定量化击打提高了生产效率，节省了时间，降低了劳动强度；此外，优选地本发明击打力度也采用定量化设置，可以进一步提高击打效率，减少不必要的时间和劳动力的浪费，达到资源配置最优化；

[0030] (2)本发明的方法中经击打后的大圆刀产生加工应力，为此再次采用正火步骤消除其加工应力，优化其微观组织；

[0031] (3)本发明的方法经击打、正火后再采用压力机校平处理，则能使大圆刀成功避免校平过程中出现的开裂，降低了报废率，提高了大圆刀质量；

[0032] (4)本发明的方法回火后再进行深冷处理，使其原有的回火马氏体组织加8％～20％的残余奥氏体组织充分转变为高强度马氏体组织，充分消除残余内应力，减少成品大圆刀使用时受热易变形和开裂问题的发生；

[0033] (5)本发明方法制作的大圆刀硬度增加了2～3HRC，增加了其整体耐磨性；使用寿命延长了8～10倍；

[0034] (6)本发明方法中采用夹具对大圆刀进行固定，确保了大圆刀在压力机校平后不发生变形反弹；

[0035] (7)本发明方法提高了成品率，缩短了在校平工艺上的时间，提高了生产效率；制成的大圆刀经切割试验后表明，性能更加优良，质量更佳。

附图说明

[0036] 图1为本发明产品的结构示意图；

[0037] 图2为图1的侧视图；

[0038] 图中：1、刀片本体；2、固定孔；3、刀刃；4、安装孔。

具体实施方式

[0039] 下面结合具体实施例对本发明进一步进行描述。

[0040] 实施例1

[0041] 如图1和图2所示，一种大圆刀，包括刀片本体1、固定孔2、刀刃3和安装孔4；其规格为φ610×70×5.5mm；该大圆刀传统热处理工艺一般采用正火后直接淬火、冷却再回火，这种方法使工件在淬火后变形量较大，主要表现在大圆刀表面凹凸不平，平整度差，后续磨床精加工余量大，浪费材料，加工时间延长；改进后在淬火步骤后增加校平步骤，但采用压力机校平后的大圆刀容易发生开裂，而开裂产品无法进行后续工序，导致报废率高。为解决上述问题，本发明采用如下技术方案。

[0042] 一种大圆刀制造方法，其步骤为：

[0043] 1)原材料采用热轧板，其成分质量百分比为C：0.60～0.70％、Si：0.11～0.37％、Mn：0.90～1.20％、S≤0.035％、P≤0.035％、Cr≤0.25％、Ni≤0.25％、Cu≤0.25％，余量为Fe；

[0044] 2)将步骤1)中原材料进行粗加工：用等离子线切割切至如图1所示半成品；再对刀片本体1进行钻孔，加工固定孔2和安装孔4；去除毛刺，检查材料裂纹、夹层缺陷；

[0045] 3)正火，将步骤2)中粗加工完成后的大圆刀水平装入90kw箱式电阻带炉加热至880℃，调节加热系数为1.5min/mm，保温9min后出炉；

[0046] 4)将步骤3)中出炉后的大圆刀放置在表面粗糙度为Ra 0.8、表面硬度为56HRC的2
金属平台，采用击打面的面积s＝29π、表面粗糙度为Ra 0.8、表面硬度为56HRC的金属平锤击打大圆刀表面次数n＝ε*D*(S/s)＝0.0288×5.5×{[(610/2)2π]/282π}≈18.79，取整19次，翻转大圆刀，击打大圆刀另一表面19次；每一次击打力度F＝KD＝95×5.5N＝522.5N；

[0047] 5)正火，将步骤4)击打后的大圆刀放入720℃箱式炉内保温2h，再炉冷至500℃以下，出炉；

[0048] 6)将步骤5)中出炉后的大圆刀用压力机校平，校平压力为100t；

[0049] 7)将步骤6)中校平后的大圆刀冷却至室温，用夹具固定；

[0050] 8)回火，将步骤7)用夹具固定后的大圆刀放入90kw空气循环电阻带炉中，加热至200℃，调节加热系数为1.5min/mm，保温2h，出炉，冷却至室温；

[0051] 9)淬火，将步骤8)中冷却至室温后的大圆刀水平装入90kw箱式电阻带炉加热至880℃，调节加热系数为1.5min/mm，保温4min后出炉，垂直放入32#机油中，冷却至140℃取出；

[0052] 10)深冷，将步骤9)中取出的大圆刀冷却至室温后放入0～-196℃冷处理炉内深冷至-130℃，保温4h后，升温至-30℃出炉；

[0053] 11)将步骤10)中出炉后的大圆刀升温至室温后从夹具内取出，校验；

[0054] 12)精加工；大圆刀制作完成。

[0055] 本发明大圆刀的制造方法在正火后根据大圆刀厚度、表面积参数对大圆刀表面进行定量次数的击打，可以在最短时间内使粗加工后的大圆刀内珠光体加点状珠光体组织最大化转化成晶粒大小为2.5～6级的珠光体组织，更好的细化晶粒，同时起到消除大圆刀毛坯在冶炼过程中的铸态疏松等缺陷、优化微观组织结构的作用；定量化击打提高了生产效率，节省了时间，降低了劳动强度；击打力度也采用定量化设置，可以进一步提高击打效率，减少不必要的时间和劳动力的浪费，达到资源配置最优化；而经过击打后再进行正火处理，可以消除击打步骤产生的加工应力，进一步优化大圆刀的微观组织；经过上述步骤后的大圆刀再采用压力机校平处理，则能使大圆刀成功避免校平过程中出现的开裂，降低了报废率，提高了大圆刀质量；校平后的大圆刀进行回火，回火后再进行深冷处理，使其原有的回火马氏体组织加8％～20％的残余奥氏体组织充分转变为高强度马氏体组织，充分消除残余内应力，减少成品大圆刀使用时受热易变形和开裂问题的发生，同时深冷处理使大圆刀的硬度增加了2～3HRC，提高了大圆刀的整体耐磨性，提高了大圆刀的强度和韧性，使之在使用过程中能够保持良好的直线度；

[0056] 采用实施例方法热处理后的大圆刀，经检验，其变形量为0.10mm～0.30mm，符合后续精加工要求；本方法制造的大圆刀硬度高而均匀，硬度达到56～60HRC；使用中不易因受热变形，使用寿命较一般圆刀提高了8～10倍；采用该方法制作大圆刀，校平后无裂纹，报废率为零。

[0057] 实施例2

[0058] 一种大圆刀制造方法，其步骤为：

[0059] 1)原材料采用热轧板，其成分质量百分比为C：0.60～0.70％、Si：0.11～0.37％、Mn：0.90～1.20％、S≤0.035％、P≤0.035％、Cr≤0.25％、Ni≤0.25％、Cu≤0.25％，余量为Fe；

[0060] 2)将步骤1)中原材料进行粗加工：用等离子线切割切至如图1所示半成品；再对刀片本体1进行钻孔，加工固定孔2和安装孔4；去除毛刺，检查材料裂纹、夹层缺陷；

[0061] 3)正火，将步骤2)中粗加工完成后的大圆刀水平装入90kw箱式电阻带炉加热至860℃，调节加热系数为1.4min/mm，保温8min后出炉；

[0062] 4)将步骤3)中出炉后的大圆刀放置在表面粗糙度为Ra 1.6、表面硬度为60HRC的金属平台，采用击打面的面积s＝292π、击打面的表面粗糙度为Ra 1.6、表面硬度为60HRC的金属平锤击打大圆刀表面19次，翻转大圆刀，击打大圆刀另一表面19次；

[0063] 5)正火，将步骤4)击打后的大圆刀放入720℃箱式炉内保温2h，再炉冷至500℃以下，出炉；

[0064] 6)将步骤5)中出炉后的大圆刀用压力机校平，校平压力为100t；

[0065] 7)将步骤6)中校平后的大圆刀冷却至室温，用夹具固定；

[0066] 8)回火，将步骤7)用夹具固定后的大圆刀放入90kw空气循环电阻带炉中，加热至190℃，调节加热系数为1.4min/mm，保温2h，出炉，冷却至室温；

[0067] 9)淬火，将步骤8)中冷却至室温后的大圆刀水平装入90kw箱式电阻带炉加热至860℃，调节加热系数为1.4min/mm，保温3min后出炉，垂直放入32#机油中，冷却至130℃取出；

[0068] 10)深冷，将步骤9)中取出的大圆刀冷却至室温后放入0～-196℃冷处理炉内深冷至-120℃，保温4h后，升温至-25℃出炉；

[0069] 11)将步骤10)中出炉后的大圆刀升温至室温后从夹具内取出，校验；

[0070] 12)精加工；大圆刀制作完成。

[0071] 采用本实施例方法热处理后的大圆刀，经检验，其变形量为0.10mm～0.30mm，符合后续精加工要求；本方法制造的大圆刀硬度均匀，为56～60HRC；使用中不易因受热变形，使用寿命较一般圆刀提高了6～8倍；采用该方法制作大圆刀，校平后发生裂纹的产品较少，报废率为0.1～0.5％。

[0072] 实施例3

[0073] 一种大圆刀制造方法，其步骤为：

[0074] 1)原材料采用热轧板，其成分质量百分比为C：0.60～0.70％、Si：0.11～0.37％、Mn：0.90～1.20％、S≤0.035％、P≤0.035％、Cr≤0.25％、Ni≤0.25％、Cu≤0.25％，余量为Fe；

[0075] 2)将步骤1)中原材料进行粗加工：用等离子线切割切至如图1所示半成品；再对刀片本体1进行钻孔，加工固定孔2和安装孔4；去除毛刺，检查材料裂纹、夹层缺陷；

[0076] 3)正火，将步骤2)中粗加工完成后的大圆刀水平装入90kw箱式电阻带炉加热至900℃，调节加热系数为1.6min/mm，保温10min后出炉；

[0077] 4)将步骤3)中出炉后的大圆刀放置在表面粗糙度为Ra 0.8、表面硬度为56HRC的金属平台，采用击打面的面积s＝292π、击打面的表面粗糙度为Ra 0.8、表面硬度为56HRC的金属平锤击打大圆刀表面19次，翻转大圆刀，击打大圆刀另一表面19次；

[0078] 5)正火，将步骤4)击打后的大圆刀放入720℃箱式炉内保温2h，再炉冷至500℃以下，出炉；

[0079] 6)将步骤5)中出炉后的大圆刀用压力机校平，校平压力为100t；

[0080] 7)将步骤6)中校平后的大圆刀冷却至室温，用夹具固定；

[0081] 8)回火，将步骤7)用夹具固定后的大圆刀放入90kw空气循环电阻带炉中，加热至210℃，调节加热系数为1.6min/mm，保温2h，出炉，冷却至室温；

[0082] 9)淬火，将步骤8)中冷却至室温后的大圆刀水平装入90kw箱式电阻带炉加热至900℃，调节加热系数为1.6min/mm，保温5min后出炉，垂直放入32#机油中，冷却至150℃取出；

[0083] 10)深冷，将步骤9)中取出的大圆刀冷却至室温后大圆刀放入0～-196℃冷处理炉内深冷至-140℃，保温4h后，升温至-35℃出炉；

[0084] 11)将步骤10)中出炉后的大圆刀升温至室温后从夹具内取出，校验；

[0085] 12)精加工；大圆刀制作完成。

[0086] 采用本实施例方法热处理后的大圆刀，经检验，其变形量为0.10mm～0.30mm，符合后续精加工要求；本方法制造的大圆刀硬度均匀，为56～60HRC；使用中不易因受热变形，使用寿命较一般圆刀提高了5～7倍；采用该方法制作大圆刀，校平后发生裂纹的产品较少，报废率为0.5～1％。