原發(fā)性強化相纖維垂直取向高強耐磨刀具的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了原發(fā)性強化相纖維垂直取向高強耐磨刀具的制備方法，將矩形鋼胚進行多道次定向軋制，軋制時確保鋼胚只在鋼胚的長度和高度方向產(chǎn)生塑性形變，在寬度方向不產(chǎn)生塑性形變，軋制后即形成內(nèi)部均勻分布若干條直線形強化相和組織組成物的流線纖維的矩形板材，且每條流線纖維的延伸方向均與板材的長度方向相同；然后對軋制后的進行刀體下料形成刀體胚料，下料的切割面與每條流線纖維均垂直，再經(jīng)過淬火、回火及開刃處理得到原發(fā)性強化相纖維垂直取向高強耐磨刀具。本發(fā)明制備的刀具，保證了刀體在厚度方向上具有最高的抗拉強度，從而使刀具具有更長的使用壽命，大幅提高了刀具的耐磨性能。
【專利說明】
原發(fā)性強化相纖維垂直取向高強耐磨刀具的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及原發(fā)性強化相纖維垂直取向高強耐磨刀具的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]刀具是日常生產(chǎn)中常用的工具，紡織、制衣、造紙、印刷、肉類加工、金屬制品以及機械制造等行業(yè)，都需要使用切割刀具以實現(xiàn)對各類面料、紙張、動物骨頭以及金屬的切割裁剪。隨著人類生活水平的不斷提高，對各類切割的要求不斷增加，因而對刀具的耐磨性、韌性以及抗疲勞強度等各方面要求越來越高，因此，迫切需要具有更高耐磨性，更高抗拉強度和更高疲勞強度的新型刀具材料。
[0003]通過對大量刀具的受力分析和失效分析后確定，刀具在工作時，其受力狀態(tài)如圖1所示，刀體高度方向受壓應(yīng)力P，刀體厚度方向受拉應(yīng)力F，刀刃兩側(cè)面與被切割材料產(chǎn)生劇烈摩擦、磨損失效;同時，刀體及刃部受橫向拉應(yīng)力長期作用產(chǎn)生疲勞破壞。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)是將原發(fā)性強化物相碎化以破壞其方向性，從而也破壞了強化相纖維在其平行方向的強化作用。因此，現(xiàn)有技術(shù)所生產(chǎn)的刀具及其機械零部件在各個方向上都具有相同的性能，無法做到根據(jù)刀具、零部件的具體受力狀態(tài)，通過調(diào)整強化相的排列和分布使其重要工作面具有遠(yuǎn)高于非工作面的機械性能。這便是現(xiàn)有技術(shù)的缺點所在。
[0005]現(xiàn)有刀體在厚度方向沒有利用強化相纖維垂直取向強化而刀刃兩側(cè)面也沒有得到均勻分布的球粒狀強化相的強化作用因而無法增加與被切割材料產(chǎn)生劇烈摩擦?xí)r的耐磨性，即沒有提高刀具本身的耐磨性及刀體厚度方向的抗拉強度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明提供原發(fā)性強化相纖維垂直取向高強耐磨刀具的制備方法，能夠大幅提高刀具本身的耐磨性及刀體厚度方向的抗拉強度和抗疲勞性能。
[0007]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為:
[0008]原發(fā)性強化相纖維垂直取向高強耐磨刀具的制備方法，將矩形鋼胚進行多道次定向乳制，乳制時確保鋼胚只在鋼胚的長度和高度方向產(chǎn)生塑性形變，在寬度方向不產(chǎn)生塑性形變，乳制后即形成內(nèi)部均勻分布若干條直線形強化相和組織組成物的流線纖維的矩形板材，且每條流線纖維的延伸方向均與板材的長度方向相同；然后對乳制后的進行刀體下料形成刀體胚料，下料的切割面與每條流線纖維均垂直，再經(jīng)過淬火、回火及開刃處理得到原發(fā)性強化相纖維垂直取向高強耐磨刀具。
[0009]本發(fā)明制備的刀具，其刀體內(nèi)原發(fā)性強化相經(jīng)定向乳制成型工藝，形成若干直線形強化相和組織組成物的流線纖維，每個強化相和組織組成物的流線纖維與刀體兩側(cè)刀面均垂直，保證了刀體在厚度方向上具有最高的抗拉強度，從而使刀具具有更長的使用壽命，每個纖維狀強化相的兩端在刀體兩側(cè)刀面上成均勻分布的球粒狀，大幅提高了刀具的耐磨性能。
[0010]優(yōu)選的，具體步驟為:
[0011](I)將鋼坯鍛打成矩形鋼胚；
[0012](2)將矩形鋼胚進行多道次定向乳制，乳制時確保鋼胚只在鋼胚的長度和高度方向產(chǎn)生塑性形變，在寬度方向不產(chǎn)生塑性形變，乳制后即形成內(nèi)部均勻分布若干個直線形強化相和組織組成物的流線纖維的矩形板材，且直線形強化相和組織組成物的流線纖維的延伸方向與板材的長度方向相同；
[0013](3)對乳制后的板材進行刀體下料形成刀體胚料，下料的切割面與直線形強化相和組織組成物的流線纖維垂直；
[0014](4)對刀體進行淬火及回火處理；
[0015](5)對刀體進行磨削開刃。
[0016]進一步優(yōu)選的，所述步驟(2)的矩形板材的高度為0.01-150mm。
[0017]進一步優(yōu)選的，所述步驟(4)的淬火溫度為800-1100°C。
[0018]進一步優(yōu)選的，所述步驟(4)的回火溫度為480-650°C，回火次數(shù)為3-4次。
[0019]本發(fā)明刀具的刀體內(nèi)均勻分布了若干直線形強化相和組織組成物的流線纖維，保證了刀體在厚度方向上具有最高的抗拉強度，從而使刀具具有更長的使用壽命;每條強化相和組織組成物的流線纖維的兩端在刀體兩側(cè)刀面上成圓點狀從而大幅提高了刀具的耐磨性能。
[0020]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:
[0021]1.刀體在工作時，其厚度方向受拉應(yīng)力，由于刀體內(nèi)均勻分布了若干直線形強化相和組織組成物的流線纖維，且直線形強化相和組織組成物的流線纖維與刀體兩側(cè)刀面均垂直，保證了刀體在厚度方向上具有最高的抗拉強度，從而使刀具具有更長的使用壽命；
[0022]2.每條強化相和組織組成物的流線纖維的兩端在刀體兩側(cè)刀面上成圓點狀，增加了刀體兩側(cè)刀面的耐磨性，從而大幅提高了刀具的耐磨性能。
【附圖說明】
[0023]圖1為刀具受力分析不意圖；
[0024]圖2為內(nèi)部均勻分布若干條直線形強化相和組織組成物的流線纖維的矩形板材的結(jié)構(gòu)示意圖，A為矩形板材的長度，B為寬度，C為高度；
[0025]圖3為形成的刀體胚料示意圖，a為刀體長度，b為刀體高度，c為刀體厚度。
【具體實施方式】
[0026]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步說明。
[0027]原發(fā)性強化相纖維垂直取向高強耐磨刀具，如圖3所示，包括刀體，所述刀體內(nèi)均勻分布若干強化相和組織組成物的流線纖維，原發(fā)性強化相和組織組成物經(jīng)定向乳制形成強化相和組織組成物的流線纖維，每條強化相和組織組成物的流線纖維為直線形流線纖維，且每條強化相和組織組成物的流線纖維與刀體兩側(cè)刀面均垂直，每條強化相和組織組成物的流線纖維的兩端在刀體兩側(cè)刀面上成圓點狀。所述刀具厚度c為0.01-150mm。若干所述強化相和組織組成物的流線纖維在刀體高度b方向上的間距為0.01-5mm。若干所述強化相和組織組成物的流線纖維在刀體長度a方向上的間距為0.01-5mm。
[0028]原發(fā)性強化相纖維垂直取向高強耐磨刀具的制備方法是:將矩形鋼胚進行多道次定向乳制，乳制時確保鋼胚只在鋼胚的長度A和高度C方向產(chǎn)生塑性形變，在寬度B方向不產(chǎn)生塑性形變，乳制后即形成內(nèi)部均勻分布若干條直線形強化相和組織組成物的流線纖維的矩形板材如圖2所示，且每條直線形強化相和組織組成物的流線纖維的延伸方向均與板材的長度A方向相同；然后對乳制后的進行刀體下料形成刀體胚料如圖3所示，下料的切割面與每條流線纖維均垂直，再經(jīng)過淬火、回火及磨削開刃處理得到原發(fā)性強化相纖維垂直取向高強耐磨刀具。
[0029]所述淬火溫度為800-1100°C。
[0030]所述回火溫度為480_650°C，回火次數(shù)為3_4次。
[0031 ]刀體在工作時，其厚度c方向受拉應(yīng)力，由于刀體內(nèi)均勻分布了若干直線形強化相和組織組成物的流線纖維，且直線形強化相和組織組成物的流線纖維與刀體兩側(cè)刀面均垂直，保證了刀體在厚度c方向上具有最高的抗拉強度，從而是刀具具有最長的使用壽命；
[0032]每條強化相和組織組成物的流線纖維的兩端在刀體兩側(cè)刀面上成圓點狀，增加了刀體兩側(cè)刀面的耐磨性，從而大幅提高了刀具的耐磨性能。
[0033]上述雖然結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】進行了描述，但并非對發(fā)明保護范圍的限制，所屬領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，在本發(fā)明的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域技術(shù)人員不需要付出創(chuàng)造性勞動即可做出的各種修改或變形仍在本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.原發(fā)性強化相纖維垂直取向高強耐磨刀具的制備方法，其特征是，將矩形鋼胚進行多道次定向乳制，乳制時確保鋼胚只在鋼胚的長度和高度方向產(chǎn)生塑性形變，在寬度方向不產(chǎn)生塑性形變，乳制后即形成內(nèi)部均勻分布若干條直線形強化相和組織組成物的流線纖維的矩形板材，且每條流線纖維的延伸方向均與板材的長度方向相同；然后對乳制后的進行刀體下料形成刀體胚料，下料的切割面與每條流線纖維均垂直，再經(jīng)過淬火、回火及開刃處理得到原發(fā)性強化相纖維垂直取向高強耐磨刀具。2.如權(quán)利要求1所述的原發(fā)性強化相纖維垂直取向高強耐磨刀具的制備方法，其特征是，具體步驟為: (1)將鋼坯鍛打成矩形鋼胚； (2)將矩形鋼胚進行多道次定向乳制，乳制時確保鋼胚只在鋼胚的長度和高度方向產(chǎn)生塑性形變，在寬度方向不產(chǎn)生塑性形變，乳制后即形成內(nèi)部均勻分布若干個直線形強化相和組織組成物的流線纖維的矩形板材，且直線形強化相和組織組成物的流線纖維的延伸方向與板材的長度方向相同； (3)對乳制后的板材進行刀體下料形成刀體胚料，下料的切割面與直線形強化相和組織組成物的流線纖維垂直； (4)對刀體進行淬火及回火處理； (5)對刀體進行磨削開刃。3.如權(quán)利要求2所述的原發(fā)性強化相纖維垂直取向高強耐磨刀具的制備方法，其特征是，所述步驟(2)的矩形板材的高度為0.0 l-150mm。4.如權(quán)利要求2所述的原發(fā)性強化相纖維垂直取向高強耐磨刀具的制備方法，其特征是，所述步驟(4)的淬火溫度為800-1100°C。5.如權(quán)利要求2所述的原發(fā)性強化相纖維垂直取向高強耐磨刀具的制備方法，其特征是，所述步驟(4)的回火溫度為480-650°C，回火次數(shù)為3-4次。
【文檔編號】B23P15/28GK105904172SQ201610382148
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年6月1日
【發(fā)明人】崔建軍, 萬桂怡, 崔瀟, 高青松
【申請人】山東大學(xué)