[发明专利]一种聚晶超硬刀具及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于超硬刀具技术领域，具体涉及一种聚晶超硬刀具，同时还涉及一种聚晶超硬刀具的制备方法。

背景技术

在金属的机加工中，使用的刀具按材料分大致包括：硬质合金刀具、陶瓷刀具以及聚晶超硬刀具。其中，聚晶超硬刀具硬度高、使用寿命长，尤其是可以用于精加工，实现了以车代磨，不会产生难以回收处理的金属废渣，提高了加工效率，实现绿色切削，因此得到了广泛应用。

常用的聚晶超硬刀具有聚晶金刚石刀具和聚晶立方氮化硼刀具等，一般需要将其安装在刀杆上，然后将刀杆固定到机床上，对金属工件进行车铣刨等加工。如图1所示，聚晶超硬刀具(带断屑槽10)一般包括刀体部1和刃口部2，刃口部2的有效部位为正面的A角、B角，以及背面与A角、B角相对的C角、D角；上述四个刃口部的有效部位参与对工件的车削等加工，当该部位的刃口磨损量超过一定数值后，刀具报废，即达到了使用寿命。

刀具的刃口部分具有较高的应力，因此不能太锐利，以免在对工件进行加工过程中刀具崩刃；传统做法是磨出刃口后，再对刃口进行倒圆处理，使刃口具有一定的弧度。上述减小刃口应力的方法缺点是使刀片变钝，在高速切削时刀片震动大，即出现常说的“震刀”现象，该现象进一步恶化了刃口的磨损，造成刀具寿命缩短。

发明内容

本发明的目的是提供一种聚晶超硬刀具，解决现有刀具因刃口应力较高造成的使用寿命短的问题。

本发明的第二个目的是提供一种聚晶超硬刀具的制备方法。

为了实现以上目的，本发明所采用的技术方案是：

一种聚晶超硬刀具，包括刀体部和刃口部，所述刃口部固连在所述刀体部两个以上表面的交汇处；所述刀体部与刃口部材料均为聚晶材料，刃口部材料的平均结晶度大于所述刀体部材料的平均结晶度。

所述聚晶材料为聚晶立方氮化硼材料或聚晶金刚石材料。

所述刃口部材料的平均结晶度比所述刀体部材料的平均结晶度大10％以上。

所述刃口部的平均结晶度为40％～60％；所述刀体部的平均结晶度为30％～50％。

所述刃口部为高出刀体部的凸沿；沿远离刀体部的方向，宽度逐渐缩小。

所述刃口部的横截面为三角形、正方形或长方形。

所述刃口部材料的结晶度沿朝向所述刀体部的方向逐渐减小。

所述刃口部材料的结晶区呈层状分布。

沿远离所述刀体部的方向，所述刃口部材料结晶区呈水平层状分布，且高结晶度的结晶层与低结晶度的结晶层间隔排列分布。

沿远离所述刀体部的方向，所述刃口部材料结晶区呈竖直层状分布，且高结晶度的结晶层与低结晶度的结晶层间隔排列分布。

所述高结晶度是指结晶度为50％～60％；所述低结晶度是指结晶度为40％～45％。

所述结晶层的宽度为0.3～0.5mm。

刃口部结晶层的结晶度均大于刀体部结晶度。

刃口部材料结晶区呈层状分布，该结构使刃口具有低的应力和高的硬度的同时，还具有优异的韧性，以及优异的组织切削裂纹扩展的性能。

本发明的聚晶超硬刀具为带断屑槽或不带断屑槽的刀具。

一种上述的聚晶超硬刀具的制备方法，包括下列步骤：

1)取聚晶超硬刀具的成型模具，在成型模具的成型槽中放入诱导金属后，在成型槽槽口处放置遮挡片将成型槽密封，得密封成型槽；

2)取步骤2)所得密封成型槽加热退火，使诱导金属在成型槽内熔融后，冷却至室温，诱导金属堆积在成型槽的各个顶角，得成型槽内具有诱导金属层的成型模具；

3)在具有诱导金属层的成型槽内加入聚晶超硬刀具合成料后，在成型槽槽口处放置对应的遮挡片，合模组装形成组合块，进行高温高压合成，即得。

所述成型模具为石墨模具。步骤1)中，将成型模具密封是将遮挡片放在成型槽的槽口进行密封；所述遮挡片为石墨遮挡片。

所述成型模具的成型槽形状依据所需的聚晶超硬刀具的形状设计，可为菱形、三角形、正方形等。

所述诱导金属为粉末状。

所述诱导金属为碱金属、碱土金属、铝基合金中的任意一种或组合。诱导金属为常温下稳定的碱金属，如Mg等，或者常温下稳定的铝基合金，如Al-Ni、Al-Cr、Al-Mn、Al-Co合金或者上述两者的组合。诱导金属可以和合成料的触媒相同，也可以和合成料的触媒不同。

所述合成料为本领域常规的合成聚晶金刚石或聚晶立方氮化硼材料的合成料。