[发明专利]自磨砺夹层切削工具和该工具的制作方法

说明书

发明领域

本发明涉及一种自磨砺切削工具。更具体地，涉及一种具有改进夹层强度并在继续使用中保持锋利的夹层切削工具或刀片。

发明技术背景

刀子、刀片和切削刀刃工具传统上采用基本一致的材料制作，而该材料典型地被硬化以便切削。通常硬化过程采用熟知的热回火工艺。

历史上，铁匠把较软的铁在模具上折弯，在铁的两侧之间嵌入钢片，并锻造焊接成为斧子，而钢片成为实际切削刀刃。这可以造成一种优良的切削刀刃而且节约最昂贵的钢材。其它诸如日本武士刀则采用综合软的和硬的合金以同时获得两者优点的方法。在美国专利No.3,681,846中可以找到一个采用外层为软材料而内层为硬材料的刀刃构造的例子。在该专利中钢质或铝质外层嵌入一个如碳化钨之类的相对较硬的内层材料。在另一美国专利No.5,256,496中揭示一种夹层刀刃。在该专利中采用外层为钛的材料嵌入钢质刀刃的内层而制成钛—高碳钢的叠层。

夹层硬质合金材料的主要问题之一是如何使不同合金固定在一起。在不同合金之间界面处金属的分层经常在夹层切削工具投入使用时发生。这种分层导致劣质产品并且也可能导致危害安全。

需要一种可以成功地采用夹层结构的切削工具。

需要一种可以容易地叠层而不怕分层的切削工具。

需要一种在经常地在正常使用和磨损过程中自磨砺的切削工具。

最后，需要一种能够成功地把多种合金粘合在一起而形成自磨砺工具的方法。

发明概述

本发明包括一种夹层切削工具，其结构可以在正常磨损和使用过程中永久地自行磨砺。提出两种均为新颖而不同的制造过程来达到这一目的，二者均可导致金属与金属之间广泛地焊接和结合，尤其是类似金属与类似金属之间，以完成一种工具，具有足够的强度以便在繁重使用中抵御疲劳损坏和由于不同金属叠层之间的腐蚀过程造成工具强度的潜在损失。

在第一种过程的最简单形式中，本发明利用里面为硬金属而其两侧用较软金属包围。较硬的内层最好是穿孔层，通过这些穿孔可使两侧较软的金属连接在一起。金属的层状结构用爆炸焊接法连接在一起。其结果产生非常坚固的切削工具。在第二种过程的最简单形式中，不采用任何预制的、硬而穿孔的中间层；硬的中间层的形成是通过在夹层下部上钻出或蚀刻出多个凹坑，或者切出或冲出多个狭槽，然后在凹坑或狭槽中填入极硬的粒子，例如碳化钨、陶瓷粉末、金刚石或这类成份的混合物。例如，碳化钨砂粒可以和陶瓷粉末或矿物晶体混合。此外，也可以包含其它具有除硬度以外特性的材料，以便在需要的应用方面改良工具的功能。然后把上部夹层用爆炸焊接在下部夹层上；凹坑抗御爆炸产生的等离子喷射流的力量，将硬质微粒保持在原有位置内。这导致金属与金属之间非常坚固的结合，交错地与硬粒的整体结合区域形成中间层，该中间层即为工作刀刃。

较佳的切削工具用同类金属层制成。不过，不同的金属也可以代替使用。最重要的是，在两种情况中，微小的硬粒(或硬质层)应该比较周围的较软金属磨损慢一些。因此，它们(或它)将经常在工作刀具上呈现出锋利的刀刃，并且当刀片磨损时刀刃将不断地得到磨砺。按照本发明的切削工具能够以多层形式构造和使用，诸如采用三层、四层或五层金属。

如附图所阐明，本发明上述和其它特征、效用和优点将从下列本发明的实施例的更详细说明中显示明白。

附图的简要说明

图1为本发明的一种切削工具的分解图，其中内层有许多穿孔。

图2为本发明的较佳实施例的刀片横剖面图。

图3为本发明供选择的较佳实施例的刀片横剖面图。

图4为本发明供选择的较佳实施例的刀片横剖面图。

图5为本发明的切削工具的横剖面图，阐明穿孔的内层和外层的熔接。

图6为按图5中6-6线剖视的中间穿孔层的放大图。

图7为本发明供选择的较佳实施例的叠层布置装配剖面图，其中叠层用爆炸焊接技术产生。

图8为本发明供选择的较佳实施例的剖面图，其中图7所示布置的叠层已经通过爆炸焊接技术产生。

图9为供选择的较佳实施例，其中不采用任何预制的、硬的中间层，但钻出或蚀刻出的多个凹坑被填入或部分填入极硬的粒子，使这些粒子直接结合在工具的中间，作为两相邻叠层间爆炸焊接过程的结果而有效地形成坚硬穿孔的中间层。

图10为图9所示实施例的视图，其中焊接已完成，粒子结合在工具的中间，并且交错地与外层的相同金属已联结的区域杂处。

图11为图10所示实施例的侧视图，阐明刀刃中暴露的硬粒。

图12为本发明又一方面的视图。

图13为本发明又一方面的视图。