[发明专利]一种微束等离子增材制造的刀具及其制备方法

说明书

本发明提供一种微束等离子增材制造的刀具及其制备方法，该制备方法包括以下步骤：将刀坯固定在夹具上，使得刀坯的刀刃朝上；以微束等离子弧为热源将设置在刀刃上的增材材料熔化，使刀刃上形成熔覆层；对刀坯进行热处理；对刀坯依次进行打磨、抛光和开刃处理。该刀具采用上述的制备方法制备而成，刀坯的刀刃上设置有熔覆层。本发明不仅有利于提高刀具的硬度、锋利度和耐用度，间接延长刀具的使用寿命，而且能减少熔覆层气孔夹渣等缺陷，有利于进一步提高刀具的硬度和锋利度。

技术领域

本发明涉及刀具制造技术领域，具体是涉及一种微束等离子增材制造的刀具及其制备方法。

背景技术

目前刀具的制造材料一般采用不锈钢，刀具冲压成形后再通过热处理技术提高刀具的强度、硬度及耐磨性能。但目前的刀具经过热处理强化后的刀刃硬度普遍在50-58HRC左右，已经越来越难以满足人对刀具高硬度、高锋利度、高耐用度等性能的要求。

申请人的在先申请CN107022759A公开了一种高硬度增材制造刀具，该申请采用激光熔覆技术对刀具的刀刃进行强化处理，虽然提高了刀刃的综合性能，但是依然存在以下主要问题：1.由于激光加热快冷却快，采用激光熔覆技术会影响熔覆层金属相形成的均匀度，也对排气浮渣不利，容易在熔覆层上形成气孔，导致熔覆层硬度不均，也会影响刀刃的锋利度；2.先进的激光器、熔覆喷嘴等设备主要依赖进口，设备及后期维护成本高；3.刀具激光熔覆工艺窗口窄，开发门槛高，投入大。这些问题造成激光熔覆刀具价格昂贵，大部分用户望而却步，导致这种刀具未有大规模的市场推广。

微束等离子增材制造技术是一种优异的表面改性技术，特别是工件表面积比较大时，加工效率比较高，可以获得稀释率小、组织致密、机械性能优异的增材制造层，市场前景广阔。

发明内容

本发明的第一目的是提供一种微束等离子增材制造刀具的制备方法。

本发明的第二目的是提供一种刀具。

为了实现上述的第一目的，本发明提供的一种微束等离子增材制造刀具的制备方法，包括以下步骤：将刀坯固定在夹具上，使得刀坯的刀刃朝上；以等离子弧为热源将设置在刀刃上的增材材料熔化，使刀刃上形成熔覆层；对刀坯进行热处理；对刀坯依次进行打磨、抛光和开刃处理。

由上述方案可见，通过在刀刃上设置熔覆层有利于提高刀具的硬度、锋利度和耐用度，间接延长刀具的使用寿命；而且，采用等离子弧为热源进行熔覆，由于等离子弧的稳定性能好，其输出热量均匀，使得熔覆区热量分布更均匀，从而使得增材材料熔合均匀、收缩应力分布均匀，熔覆层能充分排气浮渣，从而具有更好的均匀度，减少气孔夹渣等缺陷，有利于提高熔覆层的质量，进一步提高刀具的硬度和锋利度。

进一步的方案是，将刀坯固定在夹具上的同时，围绕刀坯的四周分别设置垫板，每一垫板的上部高于刀刃2mm至5mm，垫板的下部与刀坯紧密贴合；各个垫板与刀刃之间围合成容纳腔，熔覆层设置在容纳腔内。

由上述方案可见，通过设置容纳腔，将熔覆层控制在容纳腔内，有利于控制熔覆层设置在刀刃上的厚度均匀性，防止增材材料在高温熔化后向外流淌，影响后期磨削开刃的质量。

进一步的方案是，刀坯以多把并排紧贴的方式固定在夹具上，垫板设置在多把刀坯的四周；在进行热处理之前，需将多把刀坯一一切割分离。

由上述方案可见，通过设置多把并排紧贴的刀坯同时进行等离子增材制造加工，有利于提高刀具制造的加工效率；通过在多把刀坯的四周设置垫板，有利于控制熔覆层设置在所有刀刃上的厚度均匀性，防止增材材料在高温熔化后向外流淌，造成最外侧的两把刀坯上的熔覆层厚度比中部上其它刀坯的熔覆层厚度低，有利于保证各个刀坯的质量稳定性；通过将多把刀坯一一切割分离后，再对把刀坯进行热处理，有利于保证每一把刀坯的热处理质量。