[发明专利]一种应用等离子堆焊工艺生产复合刀坯的方法

说明书

本发明涉及刀剪刃具生产技术领域，具体涉及一种应用等离子堆焊工艺生产复合刀坯的方法，其特征在于：通过等离子堆焊机将含稀土氧化物粉末的不锈钢合金粉末直接堆焊在刀身部基体上形成刀刃部堆焊层，再纵向切割形成单独刀坯。与现有技术相比，本发明的优点如下：1）充分利用了材料，避免优质材料的浪费；2）可根据刀剪产品的需求灵活调整堆焊材料的种类；3）堆焊层结合力强；4）在保护气氛下在刀刃部中添加稀土氧化物，大幅提升原始材料综合性能并且可根据刀刃部性能需要，灵活调节稀土氧化物种类；5）刀坯尺寸可按成品刀剪体积累加计算得到，切割得到的单独刀坯可直接锻轧所需规格刀剪尺寸，边角料浪费少，生产效率高，整体性价比最优。

技术领域

本发明涉及刀剪刃具生产技术领域，具体涉及一种应用等离子堆焊工艺生产复合刀坯的方法。

背景技术

目前高端刀剪产品大都采用优等钢种或复合材料作为刀坯原料，一些刀坯通体为优等钢种或复合材料直接生产刀剪产品，但日常使用刀剪过程中，刀剪刃部为主要受力磨损部位，刀身只需耐腐性能良好即可，因此刀坯会造成优质材料的浪费。还有一些高端刀剪产品是以焊接法或镶嵌法将优等钢种或复合材料与普通钢材连接制成刀坯，再加工制成刀具，而这种方法存在的问题是：焊接法所造成焊缝金属存在于刀身与刀刃之间，焊缝金属与刀身材料和刀刃材料两者的焊接性能受材料种类制约较大，另外存在焊缝金属与刀身、焊缝金属与刀刃两个交界面，增加了焊缝开裂的风险；镶嵌法生产刀坯，不仅需要耗时耗力的匹配嵌槽与嵌入钢条，而且仍需要焊接工艺将两者固定，大大降低了生产效率。

等离子粉末堆焊是利用焊炬的钨极作为电流的负极，刀坯基体作为电流的阳极，二者之间产生的等离子体作为热能，并将热能转移给被焊接的刀坯基体，向该热能区域送入焊接粉末材料，使其熔化后沉积在被焊接工件基体表面的堆焊工艺。等离子堆焊的优点是热影响区小，对基体的热影响小，使工件在焊接过程中变形小，其次等离子体能被精确调节，工艺可控性强，能够焊接很薄的工件；第三等离子体能量密度大，熔透能力强，可以高速施焊，生产效率高。

由于等离子粉末堆焊后与基体材料之间结合强度高，堆焊层组织致密，耐蚀和耐磨性好，因此等离子堆焊工艺被广泛应用于阀门密封面的耐磨堆焊、石油钻杆或轧辊等磨损后的修复、以及农用机具旋耕刀和还田刀的生产中。目前等离子粉末的成分主要是钴基合金粉末或钴基焊棒，无法适用于不锈钢制作的民用刀剪类刃具的生产，如何提高该类产品的综合材料性能，实现更高的性价比，还有必要进行探索。

发明内容

本发明的目的在于提供一种应用等离子堆焊工艺生产复合刀坯的方法，克服现有技术的不足，解决目前存在的优质材料不能充分有效利用、焊接方式生产刀剪产品效率低以及焊接后双焊缝开裂缝倾向大的问题，可根据刀坯刃部性能需要，将稀土氧化物加入刀坯堆焊合金材料中，使得刀坯材料综合性能进一步提升，减少优质金属材料的浪费，节约生产成本，实现整体性价比最优。

为实现上述目的，本发明通过以下技术方案实现：

一种应用等离子堆焊工艺生产复合刀坯的方法，其特征在于：通过等离子堆焊机将不锈钢合金粉末直接堆焊在基体表面，形成堆焊层，再纵向切割形成片状复合刀坯，其具体操作步骤如下：

1）预热，将不锈钢合金粉末在150~250℃下烘干2~3小时，基体在300~400℃预热1~1.5h；

2）堆焊参数设定，设定等离子喷枪的运动路径，覆盖基体全部待堆焊表面，设定等离子喷枪的步进宽度为3~7mm/min，步进速度为250~290mm/min，等离子喷枪枪口与基体表面堆焊距离为15~25mm；所用离子气和保护气均为商用纯氩气，离子气流量为1~2L/min，保护气流量为1.5~2.5L/min，堆焊电流140~160A，堆焊电压30~40V；

3）装粉，将烘干后的不锈钢合金粉末装入等离子堆焊机的送粉罐中，设定送粉罐的送粉速率为50~70g/min；

4）堆焊，等离子喷枪按照预先设定运动路径在基体表面进行堆焊，直到形成一块在基体上带有理想厚度的堆焊层的复合金属；