[发明专利]一种氧化铝陶瓷/不锈钢复合刀具的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种刀具的制造方法，具体涉及一种氧化铝陶瓷/不锈钢复合刀具的制造方法。

背景技术

在机械加工中，刀具是切削加工的基础工艺装备。刀具的性能和质量直接影响到机械加工的效率和质量。随着切削速度的提高，难切削加工材料的大量应用，机械加工行业对切削加工的要求越来越高。提高刀具的使用寿命与可靠性已成为机械加工中一个迫切需要解决的问题。

氧化铝陶瓷材料以Al₂O₃为主晶相，包含少量玻璃相及其它晶相。其硬度高，耐磨性好，能耐高达1200℃以上的切削温度。但由于其强度高、硬度大、抗弯强度低、耐冲击能力差，因此很难采用加工方法将这些材料直接制成单一的超硬材料刀具，通常是将它们与金属材料复合焊接在一起，制成氧化铝陶瓷与金属的复合刀具。而由于氧化铝陶瓷与金属的物理性能如热膨胀系数、弹性模量等差异大，因此在它们的焊接冷却过程中，接头处必然会由于冷却收缩不一致导致残余应力。大的残余应力最终导致焊后接头处存在残余裂纹或在焊后的刀具矫形中出现大量微裂纹，从而降低了产品的合格率。

发明内容

本发明为了解决氧化铝陶瓷/不锈钢复合刀具焊接接头处残余应力大而易在焊后或工作过程出现裂纹的问题，提出了一种氧化铝陶瓷不锈钢复合刀具的制造方法。

本发明的具体步骤如下：

步骤一、根据氧化铝刀条1待焊表面的尺寸加工相同尺寸的两层AgCuTi箔片2，4和一层可伐箔片3，其中两层AgCuTi箔片2，4的厚度均为30μm～180μm，可伐箔片3的厚度为1μm～400μm，氧化铝刀条1的长度为150mm～1500mm、宽度为5mm～50mm、厚度为0.5mm～5mm；

步骤二、不锈钢刀板5上设有的不锈钢刀板槽6的槽底面为待焊表面，不锈钢刀板槽6槽底面尺寸与氧化铝刀条1待焊表面的尺寸相同；使用砂纸对不锈钢刀板5的待焊表面进行逐级打磨以去除氧化膜，使用砂纸对两层AgCuTi箔片2，4的上下表面、可伐箔片3的上表面和下表面进行打磨以去除氧化膜，所述的不锈钢刀板5的待焊表面长度为150mm～1500mm、宽度为20mm～200mm、厚度为2mm～20mm；

步骤三、将氧化铝刀条1、打磨后的两层AgCuTi箔片2，4、可伐箔片3、不锈钢刀板5放入丙酮中进行超声清洗并进行干燥至表面干燥；

步骤四、可伐箔片3在两层AgCuTi箔片2，4之间，三者按此顺序叠加起来组成复合中间层，再按照氧化铝刀条1在上和复合中间层在下的次序安装在不锈钢刀板槽6内，氧化铝刀条1、复合中间层和不锈钢刀板5形成待焊结构；

步骤五、将待焊结构放置在真空钎焊炉中，放置时，使待焊结构中的氧化铝刀条1在上，然后进行钎焊，真空钎焊炉内真空度保持在5.0×10^-3Pa以上，钎焊温度为800℃～1000℃，保温时间为10min～60min，升温速率为5℃/min～100℃/min，降温速率为1℃/min～30℃/min；

步骤六、当炉内温度降至200℃以下时，开炉取出刀具。

本发明的有益效果是：

本发明采用真空钎焊方法实现了对长度150mm～1500mm、宽度5mm～50mm、厚度0.5mm～5mm的氧化铝刀条与长度150mm～1500mm、宽度20mm～200mm、厚度2mm～20mm的不锈钢刀板的焊接。通过采用含有可伐的中间层，有效改变了接头应力状态，降低了接头残余应力，增加了接头强度，提高了刀具使用可靠性，延长了刀具使用寿命。此外，由于接头残余应力的降低，焊后刀具变形程度降低利于刀具焊后矫形。

附图说明

图1为刀具中待焊结构的装配示意图，图2为Al₂O₃/AgCuTi/可伐箔/AgCuTi/不锈钢的接头，图3为Al₂O₃/AgCuTi/50μm可伐箔/AgCuTi/不锈钢的接头断口图。

具体实施方式

具体实施方式一：结合图1说明本实施方式，本实施方式中一种氧化铝/不锈钢复合刀具的制造方法，其具体步骤如下：

步骤一、根据氧化铝刀条1待焊表面的尺寸加工相同尺寸的两层AgCuTi箔片2，4和一层可伐箔片3，其中两层AgCuTi箔片2，4的厚度均为30μm～120μm，可伐箔片3的厚度为1μm～400μm，氧化铝刀条1的长度为150mm～1500mm、宽度为5mm～50mm、厚度为0.5mm～5mm；