[发明专利]一种用于切割碳纤维复合材料的硬质合金刀具主体制备方法

说明书

本发明提供了一种用于切割碳纤维复合材料的硬质合金刀具主体制备方法，用以解决现有切割碳纤维复合材料切割刀具易磨损、热稳定性差的问题，通过对硬质合金刀体混合料的成分进行改进、优化工艺步骤，使硬质合金刀具主体合金组织均匀致密、强度高、耐磨性好，加工稳点性高，对碳纤维复合材料的切割效果和加工效率都有显著提升。

技术领域

本申请涉及一种用于切割碳纤维复合材料的刀具，具体关于该刀具主体的制备方法。

背景技术

碳纤维材料是一种含碳元素在90%以上的纤维材料，由于其原子结构组成特殊，碳纤维材料具有低密度、高强度、高模量、耐高温、抗化学腐蚀、低电阻、高导热、低热膨胀以及耐辐射等优良特性，还具有纤维的柔曲性，比强度和比模量都优于其他纤维增强体。而将碳纤维与树脂、金属或陶瓷等基体复合形成的碳纤维复合材料，其力学强度及稳定性都要远远优于普通的结构钢，以至于在航空航天领域、汽车制造领域以及其他对“轻便、高强度”有需求的场合都得到了广泛的应用。但正是优于碳纤维复合材料的所述优点，该类材料并不易于加工，碳纤维复合材料的脆性大、硬度高并且加工时容易出现分层、撕裂和毛刺等问题，机械加工条件比较恶劣，因此，这对用于切割加工碳纤维复合材料的刀具也提出了潜在要求。当刀具在切割碳纤维复合材料时，材料与刀具之间产生了大量的热量，而碳纤维复合材料的热导率小，使热量难以及时排除，切削区域的热量聚集使温度迅速升高，不仅因为热膨胀率对加工效果有影响，过高的温度还会使刀具发生热反应，加剧其磨损；同时，该类材料粉末状的切屑在切削区域相当于磨粒，在刀具与工件之间进给切割时亦会加速刀具的磨损；磨损后的刀具在切割碳纤维复合材料时，由于切割参数的变化，使该类材料原子层受力变化从而产生错位的现象，并且受损的刀具也是该类材料在切割时产生大量毛刺的重要因素之一。因此，如何制造出满足碳纤维复合材料切割加工需求的刀具一直是个难点。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种硬质合金刀具主体的制备方法，以保证刀具主体的基本力学性能和稳定性，使其满足碳纤维复合材料的加工需求。

为达到上述目的，本发明的方案如下：一种用于切割碳纤维复合材料的硬质合金刀具主体制备方法，包括以下步骤：

1.一种用于切割碳纤维复合材料的硬质合金刀具主体制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：制备混合料，将钴粉、碳化铬粉、碳化钨粉、碳化钽粉、碳化钛粉及碳化铌粉混合，其中钴粉质量占比为11.7-26.1%，碳化铬粉质量占比12.5-20.4%，碳化钨粉质量占比56.2-67.6%，碳化钽粉质量占比0.04-0.97%，碳化钛粉质量占比0.12-0.89%，碳化铌粉质量占比0.02-0.80%，其中，钴粉外观呈均匀一致的深灰色，无肉眼可见的夹杂物及结块，过120目筛网，钴粉中Co+Ni(%)99、N(%)≤1.0、O(%)≤0.5、C(%)≤0.1、Fe(%)≤0.3，且松装密度(g/cm3)≥0.75；碳化铬粉外观呈灰色，粒度均匀，无肉眼可见的夹杂物及结块，过120目筛网，碳化铬粉中Cr₃C₂(%)99.2，总碳含量(%)为11.68±0.05，化合碳含量(%)≥11.12，游离碳含量(%)≤0.56，其他杂质含量(%)不大于0.082；碳化钨粉外观呈深灰色，颜色应均匀一致，无机械杂物，具体地，WC(%)≥99.8、总碳含量(%)为6.13±0.05，化合碳含量(%)≥6.07，游离碳含量(%)≤0.06，其他杂质含量(%)不大于0.044；碳化钽粉外观呈均匀一致的浅黄色，无肉眼可见的杂质，过150目筛网，碳化钽粉中总碳含量(%)≥6.20、游离碳含量(%)≤0.20、Fe(%)≤1.0、O(%)≤0.15；碳化钛粉外观呈均匀一致的浅灰色，无肉眼可见的杂质，过150目筛网，碳化钛粉中总碳含量(%)≥24.14、游离碳含量(%)≤0.63；碳化铌粉外观呈均匀一致的黑灰色，无肉眼可见的杂质，过150目筛网，碳化铌粉中总碳含量(%)≥11、游离碳含量(%)≤0.30、N(%)≤0.10、松比g/cm³≤3.5；