專利名稱：制造切削刀具的方法
技術領域：
本發明涉及一種制造切削刀具刀片的方法，該切削刀具刀片用于金屬加工操作， 例如銑削、鉆孔和車削，且具有改良的尺寸精度。
背景技術：
通常稱作硬質合金的碳化鎢基合金用在寬范圍的應用場合中。最重要的是作為切削刀具刀片用的材料。在該應用中，所述合金通常包含鉆粘結相，作為硬質組分的WC，以及經常的與一種或多種IV a、Va和/或VIa族元素形成的混合碳化物。用于切削刀具應用的另一種重要材料組是碳氮化鈦基合金，通常稱作金屬陶瓷。它們通常包含鈷和/或鎳的金屬粘結相，并且除了碳氮化鈦以外更通常含有作為硬質組分的一種或多種IV a、Va和/或 VIa族元素的碳化物、碳氮化物和/或氮化物。上面提到的切削刀具刀片通過粉末冶金法制造。一般來說，該方法包括對形成粘結相和硬質組分的粉末進行濕混合/碾磨，形成漿料，然后將漿料干噴成待壓(RTP)粉末， 將RTP粉末大致單向擠壓成具有約50%相對密度的壓實體，最后將放置在具有陶瓷涂層的石墨托盤上的壓實體燒結成基本完全密實的硬質合金或金屬陶瓷刀片。燒結期間，壓實體縮小至其原始體積的大約一半。燒結刀片的尺寸和形狀必須具有非常精密的公差。這對用于銑削的刀片尤為重要。決定性要求在于，均質的RTP粉末混合物具有良好分散的成分，并且在壓制完的壓實體中具有均質的密度，而沒有密度梯度。燒結操作還能引起所需形狀和尺寸的偏差。一種類型的與燒結有關的偏差是刀片的翹曲，這是由刀片和其環境(即燒結爐中的氣氛或燒結支撐物)之間不可控的滲碳或脫碳反應導致的，參見US5，151，2470另一種已知類型的燒結變形與重力影響有關。這些類型的變形主要在大型體和具有高粘結相成分的合金中產生。在如切削刀具刀片的生產中，這種影響很小，且可在沖壓工具設計對此進行補償。另一種變形是由壓實體和燒結托盤之間的摩擦引起的。US5, 151，247公開了一種通過在液相燒結期間在高壓下使用惰性氣體而減輕所提到的滲碳或脫碳反應的方法。US5，993，970公開了選擇用于石墨支撐托盤的適當涂層能夠使壓實體和支撐物之間的反應最小。EP-A-1468764公開了一種通過在燒結期間將硬質合金體置于燒結托盤上的特定方向從而減小硬質合金體尺寸偏差的方法。以此方式，由燒結工藝引起的尺寸變形將補償壓制操作引起的變形。通常使用燒結后磨削操作來校正尺寸偏差，但該操作隨著偏差的大小而花費越來越昂貴。另外，燒結后磨削只能在刀片尺寸過大時應用。如果刀片尺寸過小，則不能應用燒結后磨削。在這種情況下，刀片必須再磨削至更小的標準尺寸，這當然是昂貴的。
發明內容
本發明的目的是提供一種制造如硬質合金或金屬陶瓷的切削刀具刀片的方法，其減輕或減少燒結后磨削操作的需要。令人驚喜地發現，通過熱處理可以校正燒結工藝中不希望的尺寸偏差。粘結相的再加熱或再熔化使得刀片中的液態粘結相均勻分布。通過控制粘結相再固化期間刀片上的溫度梯度，獲得了可接受的尺寸偏差。溫度梯度取決于在爐中的位置、冷卻速率和爐的尺寸，并且容易根據熱流動計算而估算出來。不需要或需要很少的后磨削加工。因此，本發明涉及一種減小燒結的硬質合金或金屬陶瓷切削刀具刀片的尺寸偏差的方法。根據本方法，在高于合金液相溫度的溫度下，即在高于1380°C的溫度下，在保護氣氛中，對刀片熱處理至少5分鐘。刀片上的溫度梯度必須小于大約100°C/m。最大可接受的溫度梯度可根據每種單獨的合金而進行最優化。本方法尤其適用于如下的硬質合金刀片， 其具有高粘結相含量，8wt % -15wt %，和/或具有粗WC粒度，1. 5 μ m-10 μ m。實例方形SNMA1204型刀片由組分為10. 2wt %的Co、1. 5wt %的TaC、余量為粒度 2. 5μπι的WC的粉末壓制而成。燒結后，粘結相以溫度梯度約為1000°C/m固化。燒結刀片的四個邊緣的長度以< 士5 μ m的精度仔細測量。作為十個刀片的平均值，刀片的首先固化的邊緣比最后固化的邊緣長35 μ m。與溫度梯度平行的兩個邊緣的長度沒有檢測到明顯的差別。在另一爐中，在惰性氣氛中，將刀片再加熱至1400°C，并保持30分鐘。與初始燒結循環相比，冷卻速率降低，從而獲得約25°C /m的溫度梯度。再加熱刀片的四個邊緣的長度以< 士5μπι的精度仔細測量。沒有發現四個邊緣的長度有明顯的差別。
權利要求
1.減小燒結的硬質合金或金屬陶瓷切削刀具刀片的尺寸偏差的方法，其特征在于，在高于硬質合金或金屬陶瓷的液相溫度的溫度下，在保護氣氛或真空中，在再固化期間，利用刀片上的可控的最大溫度梯度，對所述刀片熱處理至少5分鐘。
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，在固化期間的最大溫度梯度小于大約 IOO0C /m。
3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述刀片是具有高粘結相含量和/或粗 WC粒度的硬質合金。
4.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，粘結相含量為8Wt%-15Wt%。
5.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，WC的平均粒度為1.5μπι-10μπι。
全文摘要
本發明涉及一種減小燒結的硬質合金或金屬陶瓷切削刀具刀片的尺寸偏差的方法。根據該方法，在高于液相溫度的溫度下，在保護氣氛或真空中，利用刀片上的可控的最大溫度梯度，對刀片熱處理至少5分鐘。
文檔編號B22F3/24GK102209598SQ200980144918
公開日2011年10月5日 申請日期2009年11月6日 優先權日2008年11月10日
發明者博·揚松, 珍妮·薩克里松 申請人:山高刀具公司