复合实用刀片以及制造这种刀片的方法

专利名称：复合实用刀片以及制造这种刀片的方法
技术领域：
本发明涉及一种实用刀片，更特别地涉及一种复合实用刀片，其中刀片的外切割边缘由非常耐磨的合金制成，并且刀片的后背部分由选定韧性的合金(例如弹簧钢)制成。本发明还涉及制造这种复合实用刀片的方法。
背景技术：
通用的实用刀片由碳钢制成并且限定了背边缘、设置在相对于背边缘的刀片的相对侧的切割边缘、以及设置在刀片的彼此相关的相对侧并且在刀片的背边缘和切割边缘之间延伸的两个侧边缘。一对槽口典型地形成在刀片的背边缘中以嵌入刀架内的定位器。典型地，刀片的背边缘、切割边缘和侧边缘限定了一近似梯形的外周结构。然而，除了梯形之外，例如矩形或者钩形刀片的多种形状的先有技术的实用刀片已经在商业上使用了很多年。此外，先有技术实用刀片已经具备突然折断的结构，其中单个刀片包括轴向间隔开的划线以及可分离的刀片或者在划线之间的刀片段。
通用的实用刀片是这样制成的，通过提供碳素钢条、使该钢条通过冲床以在该钢条上轴向间隔地打出槽口、然后在其上冲压商标、厂标或者其它的标识。然后，对该钢条进行划线以形成多条轴向间隔的划线，其中每条划线都对应于相应刀片的侧边缘，并且优选的为该经划线的钢条折断为多个刀片限定了折断线。接着，再次将经过冲孔和划线的钢条卷绕成卷材，对该卷材进行硬化和回火。这种硬化和回火操作可以在“坑类(pit-type)”真空炉中执行，其中该卷材在该真空炉中重复地得到加热和冷却。可选择地，可“直列式”执行这种硬化和回火操作，其中该钢条是从该卷材中拆卷出的，并且顺序地驱动钢条通过一系列加热炉和淬火站来硬化和回火。典型地，对碳素钢条进行热处理以使得钢条的表面硬度为大约58洛氏“c”级硬度(“Rc”)，因此限定了较硬和较脆的结构。
然后按照传统方式，对经过热处理的钢条进行粗磨、细磨和刀磨以形成沿着该钢条一侧的用于限定直线切割边缘的切割面。然后，在每个划线处折断钢条以沿着划线分离钢条，并且因此由钢条形成多个梯形或者其它形状的实用刀片。因为整个钢条较硬和较脆(大约58Rc)，因此该钢条容易在每条划线处分离以因此在每个刀片的侧面形成光洁的边缘。
有关这种传统实用刀片的一个缺点为每个刀片由单独一种材料形成，典型地为碳素钢条，并且对碳素钢条进行热处理至较硬和较脆的状态，典型地为大约58Rc。因此，虽然这种钢条限定了一种相对较硬、耐磨的切割边缘，但是整个刀片还是相对脆的，以致在实用时导致过早的发生折断和破裂。此外，这种传统实用刀片的切割边缘常常不像所希望的那样耐磨。然而，由于整个刀片是由同一种材料制成，硬度上以及因此该切割边缘的耐磨性的任意增加都将导致该刀片在实际使用中过脆。结果，这种传统实用刀片既无法实现在切割边缘处具有理想的耐磨性，又无法整体坚韧性以阻止在实用期间碎裂或者过早断裂。这种传统实用刀片的另一个缺点是通常采用的碳素钢条使得这种刀片比较容易被腐蚀，从而需要预先处理该刀片和/或涂覆该刀片以防止这种过早腐蚀，而涂覆该刀片是昂贵的。
某种先有技术专利教导了复合实用刀片，这种刀片限定了夹层结构、层叠结构或者涂层结构。例如Walker的美国专利4,896,424显示了具有复合刀片的实用刀，该刀片通过由钛制成的主体部分16、由高碳不锈钢制成的切割边缘部分18形成，并且通过燕尾接合25来连接该主体部分。
美国专利3,279,283、2,093,874、3,681,846和6,105,261通常涉及这样一种切割边缘的层叠刀或刀片，这种层叠刀或者刀片的切割边缘由高碳钢或其它较硬材料制成的芯层和由较软材料制成的一个或多个外层所组成。类似的，美国专利3,911,579、5,142,785和5,940,975涉及这样一种刀或刀片，该刀或刀片通过将一种较硬的碳涂层(或金刚石类涂层(“DLC”))涂覆到钢基片上而形成。另外，美国专利5,317,938和5,842,387涉及这样一种刀或刀片，该刀或刀片通过蚀刻硅基片制成。
关于这些层叠、夹层和/或涂层结构的缺点之一是它们制造成本较高，因而还没有在实用刀片领域实现广泛的商业应用或认可。
与实用刀片领域完全不同，双金属带锯条已经应用于锯机业多年。例如美国再发行专利26,676展示了一种制造双金属带锯条的方法，其中，通过粗磨和去脂对钢背衬条和高速钢丝进行预处理，然后利用电子束焊接将该钢丝焊接到背衬条上。接着，矫直复合带材并对该复合带材进行退火。然后修整经退火带材的侧面，并利用磨铣在复合材料的高速钢边缘内形成带锯条的齿。接着，组装该齿，并对所得到的锯条进行热处理。先有技术中已知有大量方法用于对这种带锯条进行热处理。例如国际公开专利申请WO98/38346表示了对复合带锯条进行直列式硬化和回火的装置及方法，其中，将刀片卷绕在辊上，并驱动该刀片重复性地通过同一回火炉和淬火区。然后清洁并包装该经过热处理的复合带锯条。
尽管在过去的30多年里，这种双金属带锯条在带锯条业已经实现了广泛的商业应用和认可，但在先有技术中还没有任意教导或者使用认为可如双金属带锯条这样，制造具有双金属构造或其它复合构造的实用刀片。另外，大量障碍阻挠了将这种带锯条技术应用于实用刀片的制造。例如，如上所述，传统实用刀片是通过在碳素钢条上形成划线、然后沿着该划线折断钢条以将该钢条分离为梯形或者其它形状的刀片而制成的。然而，例如用于制造双金属带锯条所采用的背衬较坚韧且类似于弹簧，因而与传统碳素钢条实用刀片相比其是很难进行划线和折断的。此外，应用到传统实用刀片上的热处理不能用于热处理双金属或者其它复合实用刀片的。
用于制造耐磨切割边缘的高速钢或者工具钢，例如先有技术带锯条的耐磨切割边缘与例如制造传统实用刀片中使用的碳素钢条相比是相对昂贵的。此外，涉及形成由高速钢和工具钢制成的耐磨切割边缘的粗磨和细磨能够产生这些昂贵材料的大量的碎屑和/或废物。
因此，本发明的一个目的是克服上述现有实用刀片和/或制造这种刀片的方法的一个或多个缺点和缺陷，并且提供一种双金属或者其它复合实用刀片以及制造这种实用刀片的方法，这种刀片限定了相对较硬、耐磨的切割边缘以及相对较坚韧、类似弹簧的衬背。

发明内容
本发明旨在一种复合实用刀片，该刀片包括背边缘、位于刀片的与该背边缘相对侧上的切割边缘、以及彼此位于刀片相反侧上且在背边缘和切割边缘之间延伸的两个侧边缘。在本发明的一个实施例中，刀片的背边缘、切割边缘和侧边缘限定了一种近似梯形的外周构造。然而，本发明的刀片可以具有很多不同的形状和构造，包括矩形、钩形和折断的刀片。本发明的这种复合实用刀片进一步限定了第一和第二金属部分分，其中该第一金属部分分在背边缘和第二金属部分分之间延伸，并且进一步从接近的一个侧边缘延伸到刀片的另一个侧边缘。该第一金属部分分由热处理为第一硬度的合金钢形成，该第一硬度最好在大约38Rc至大约52Rc的范围之内。该第二金属部分分限定了切割边缘，并且从接近的一个侧边缘延伸到另一个侧边缘，该第二金属部分分由热处理为第二硬度的高速钢或者工具钢形成，该第二硬度大于该第一硬度，并且该第二硬度最好在大约60Rc至大约75Rc的范围内。刀片的焊接区连接该第一和第二金属部分分，并且从接近的刀片的一个侧边缘延伸到刀片的另一个侧边缘。
本发明的另一个方面旨在一种用于制造复合实用刀片的方法。根据本发明的一个方面，该方法包括步骤提供由高速钢或者工具钢形成的细长钢丝、由一种合金钢形成的细长的背衬条，该背衬条限定了近似平面的上侧、近似平面的下侧，以及在上侧和下侧之间延伸的相对的背边缘和前边缘。使钢丝与背衬条的前边缘对接。然后，向丝与背衬条之间的界面施加热能以将该钢丝焊接到背衬条上，从而形成一种复合条，该复合条限定了由钢背衬条形成的第一金属部分、由高速钢丝形成的第二金属部分、以及连接该第一和第二金属部分的一焊接区。接着，对复合条进行退火，并矫直该经退火的复合条以消除在该经退火的复合条内具有的任意隆起或其它非预期的弯曲。接着，在经退火的复合条上，通过例如冲孔在沿着第一金属部分背缘的轴向相互隔开位置和/或在其它理想位置形成多个槽口。然后硬化经退火和冲孔的复合条，使第一金属部分限定了第一表面硬度，该第一表面硬度优选地在大约38Rc至大约52Rc的范围内，第二金属部分限定了第二表面硬度，该第二表面硬度优选地在大约60Rc至大约75Rc的范围内。接着，对经硬化的复合条进行至少一次优选为两次的回火和淬火循环。然后，通过例如粗磨、细磨和刀磨在第二金属部分的边缘上形成切割面，以沿着复合条中与第一金属部分背缘相对的一侧形成一种近似直线的高速钢或工具钢切割边缘。然后沿着轴向相互隔开的剪切线或划线冲切(die cut)、弯曲和/或折断、或分离复合条，以由该复合条形成多个实用刀片。在本发明当前的优选实施例中，每个实用刀片都限定了一种近似呈梯形的外周构造，且在其背边缘内形成至少一个槽口。然而，本发明的刀片可以制成很多不同的形状和构造，包括矩形、钩形和折断刀片。
根据本发明的一个替换实施例，在硬化前，通过例如冲孔来冲切复合条的高速钢或者工具钢边缘，以在每个剪切线或者划线与第二金属部分的连接处形成槽口。形成该槽口用以自复合条中分离出相邻复合实用刀片的高速钢切割边缘，以便于自该复合条中弯曲并折断刀片和/或形成刀片的切割边缘的角。
根据本发明的另一个实施例，在轴向相互隔开的位置对复合条进行划线，以形成多个划线，其中每个划线都相对于第一金属部分的背边缘成一锐角，且多个划线限定了多个刀片部分及位于该刀片部分之间的废料部。在梯形刀片构造中，废料部近似为三角形，刀片部近似为梯形。如上所述，槽口优选形成在每条划线与第二金属部分的连接处，以便于自复合条中分离出刀片以及形成刀片切割边缘的角。为自复合条中分离出刀片，在对应划线的一侧上相对于复合条的平面向外弯曲每个废料部分。一旦弯曲每个废料部分，就在对应划线的另一侧上给复合条施压，以沿着对应划线将刀片部分折离已弯曲的废料部。对每条划线重复此过程，或者基本上同时地对每对划线或其它限定每个相应实用刀片的划线组执行此过程，从而自复合条中形成多个刀片。
根据另一方面，本发明旨在一种用于制造复合实用刀片的方法。该刀片包括形成衬背的第一金属部分、形成切割边缘并且限定第一预定截面类型的第二金属部分、以及连接第一和第二金属部分的焊接区。该方法包括步骤(i)提供由钢形成的细长背衬条，其中细长的钢背衬条包括第一侧、第二侧、以及在第一和第二侧之间延伸的相对的边缘；(ii)提供由耐磨钢形成的钢丝，并且限定基本上与刀片的第二金属部分的第一预定截面形状相应的第二预定截面形状；(iii)将钢丝设置成与背衬条的边缘接触；(iv)向该钢丝与背衬条之间的连接处施加热能以将该钢丝焊接到背衬条上，并且依次形成复合条，该复合条限定了通过钢背衬条形成的第一金属部分、通过耐磨钢丝形成的基本上具有第二预定截面形状的第二金属部分、以及连接第一和第二金属部分的焊接区；(v)热处理该复合条；并且(vi)在第二金属部分上形成至少一个切割面，并且依次在复合条上形成耐磨钢切割边缘。
在本发明的一个实施例中，提供细长钢丝的步骤包括提供限定了初始截面形状的钢丝，然后将该钢丝成形为与初始截面形状不同的第二预定截面形状。优选地，在将钢丝焊接到背衬条上之前，将钢丝成形为第二预定截面形状。仍然在本发明的一个实施例中，该钢丝的初始截面形状基本上是圆的，并且该钢丝的第二预定截面形状是多切割面的。优选地，该钢丝的第二预定截面形状是从包括下面的组中选择的(a)基本上矩形；(b)基本上梯形；(c)基本上三角形；(d)基本上平行四边形；以及(d)基本上直线和三角形的组合。仍然在本贩卖难过的当前优选实施例中，将该钢丝成形为第二预定截面形状的步骤包括下面步骤中的至少一个(a)碾压该钢丝；(b)使钢丝通过十字形辊模头；以及(c)使该钢丝通过拉模。
本发明的一个实施例中，该方法进一步包括用TiN和AlTiN中的至少一个涂覆耐磨切割边缘的步骤。在一个这样的实施例中，该方法进一步包括用AlTiN的内层和TiN的外层涂覆耐磨切割边缘的步骤。在一个这样的实施例中，该方法进一步包括在斜面坡中应用AlTiN涂层以致在涂层的内侧具有较低的铝浓度并且在涂层的外侧具有较高的铝浓度的步骤。
根据另一方面，本发明旨在一种用于能够在其中形成至少一个实用刀片的复合条。该刀片包括形成背衬的第一金属部分、形成切割边缘并且限定第一预定截面形状的第二金属部分、以及连接第一和第二金属部分的焊接区。该复合条包括通过由钢形成的细长背衬条限定的第一金属部分、其中该细长背衬条限定了第一侧、第二侧以及在第一和第二侧之间延伸的相对的边缘。该复合条的第二金属部分限定了基本上与该刀片的第二金属部分的第一预定截面形状相应的第二预定截面形状，并且该复合条的第二金属部分是通过由耐磨钢形成并且具有基本上第二预定截面形状的细长的丝限定的。该复合条的焊接区连接了第一金属部分和第二金属部分。
本发明的一个实施例中，该钢丝的第二预定截面形状和该第二金属部分的第一预定截面形状是从包括下面所述的组中选择出来的(a)基本上矩形的；(b)基本上梯形的；(c)基本上三角形的；(d)基本上平行四边形的；以及(d)基本上直线和三角形的组合。在一个这样的实施例中，该钢丝的第二预定截面形状基本上与该刀片的第二金属部分的第二预定截面形状相同。
在本发明的一个实施例中，该复合条进一步包括AlTiN涂层和TiN涂层的至少一个。在一个这样的实施例中，复合条包括内部AlTiN涂层和外部TiN涂层。在一个这样的实施例中，该涂层限定了沿着切割边缘的彼此相对侧延伸的复合条。
本发明的实用刀片的一个优点在于它们提供了非常硬、耐磨的切割边缘、以及非常坚韧、类似弹簧的背衬，尤其是与如上所述的传统实用刀片相比。因此，与传统实用刀片相比，本发明实用刀片极大地提高了刀片寿命以及刀片整个寿命中的切割性能。另外，特别是与仍然在上面描述的被限定为夹层构造、层叠构造和/或涂层构造的复合实用刀片相比，该实用刀片及制造这种刀片的方法比较节省成本。结果，本发明的实用刀片结合了耐磨、坚韧、切割性能好以及节省成本等优点，迄今为止，认为在商业上还无法获得这种实用刀片。
考虑到以下对优选实施例的详细说明及附图，本发明的其它目的及优点将变得非常明显。


图1为采用本发明的复合实用刀片的顶视图。
图2为图1的复合实用刀片的局部端视图，显示了该刀片的多面切割边缘。
图3A和3B为流程图，其总体上说明了根据本发明的某个实施例制造复合实用刀片的方法的程序上的步骤。
图4为根据本发明的某些实施例用来将高速钢丝焊接到弹簧钢背衬上以形成双金属实用刀片的装置的一部分示意性透视图。
图5为根据本发明的一个实施例为了制造双金属实用刀片用来对双金属条进行划线和冲孔的装置的部分示意性透视图。
图6为根据本发明的一个实施例用于冲切双金属条的装置的部分示意性透视图。
图7为根据本发明的实施例用于在硬化该条之前在双金属条的高速钢或者工具钢边缘冲出槽口的装置和产生的具有槽口的条的部分示意性透视图。
图8为根据本发明的另一个实施例为了制造该复合实用刀片用于弯曲并折断该复合条的装置的部分示意性透视图。
图9为沿着图8的线9-9获得的弯曲和折断装置的局部剖视图。
图10为复合双金属条的侧面正视图，其以虚线进一步说明了图8和9的弯曲和折断装置的弯曲销和折断孔，该弯曲和折断装置用于对复合条进行操作以形成本发明的复合实用刀片。
图11A-11D为本发明的复合实用刀片的顶视图，说明了该实用刀片可以采用的示范的形状和构造。
图12A和12D-12F为本发明的复合条的附加实施例的截面图，本发明的复合条通过将预成形的高速钢丝焊接到弹簧钢背衬上形成的。
图12B为用于将预成形的高速钢丝焊接到图12A中的复合条的弹簧钢背衬上的装置的部分示意性透视图。
图12C为图12A的复合条的局部透视图。
具体实施例方式
在图1中，整体由附图标记10表示采用本发明的一种复合实用刀片。实用刀片10限定了背边缘12、相对于该背边缘位于刀片的相反侧的切割边缘14、位于刀片的彼此相对侧并且在刀片的背边缘和切割边缘之间延伸的两个侧边缘16，18。典型地如在图1中所示的，在本发明说明的实施例中，刀片的背边缘、切割边缘和侧边缘优选地限定了一种近似梯形的外周构造。然而，如以下将要参照图11A-11D进一步描述的，本发明的实用刀片可采用当前已知或以后将要知道的许多不同形状或构造中的任意一种，包括例如，正方形或平行四边形和/或具有直角、圆角或斜切角的任意理想形状。
刀片10还限定了第一金属部分20和第二金属部分22。如图1所典型地表示的，第一金属部分20在背边缘12与第一金属部分22之间延伸，进一步从接近的一个侧边缘16延伸至另一个侧边缘18。根据本发明，该第一金属部分20由通常称之为“合金”钢的钢材料制成，对该“合金”钢进行热处理以使其表面硬度在大约38的洛氏c级硬度(这里称为“Rc”)与大约52Rc之间。第二金属部分22限定了切割边缘14，且从接近的一个侧边缘16延伸至另一个侧边缘18。根据本发明，该第二金属部分22由通常称之为“高速”钢或“工具”钢的钢材料制成，对该“高速”钢或“工具”钢进行热处理以使其表面硬度在大约60Rc至大约75Rc之间。
第一金属部分20限定了一种类似于弹簧的背衬，该背衬较柔韧且较坚韧，因而可高度地抵抗疲劳和破裂。另一方面，第二金属部分22较坚硬且高度耐磨，因而其限定了一种理想的耐用切削刀片。结果，本发明的复合实用刀片限定了一种高度耐磨且耐用的切割边缘，同时该切割边缘与实质上不可破裂或防碎的背衬(因此防碎的刀片)相结合。因此，与现有技术的典型的实用刀片完全不同的是，本发明的复合实用刀片提供了一种耐磨性和韧性都得到提高的低成本刀片，在此以前市场上还难以获得这种刀片。
刀片10的第一金属部分20优选地由许多不同等级钢中的任意一种制成，该钢可以进行热处理以使其表面硬度优选地在大约38Rc至大约52Rc之间，例如许多不同的合金钢或标准AISI等级中的任意一种，包括但不限于6135、6150和D6A。另一方面，第二金属部分22优选地由许多不同类型的耐磨钢制成，且可对该耐磨钢进行热处理以使其表面硬度优选在大约60Rc至大约75Rc之间，包括许多不同工具钢或高速钢中的任意一种，例如许多不同标准AISI等级中的任意一种，包括但不限于M系列等级，例如M1、M2、M3、M42等；A系列等级，例如A2、A6、A7、A9等；H系列等级，例如H10、H11、H12、H13等；T系列等级，例如T1、T4、T8等；以及W、S、O、D和P系列等级。
正如相关领域技术人员基于这里所述内容能够认识到的，这里所公开的用于构成第一及第二金属部分20和22的目前优选材料仅仅是示范性的，同样地可以采用许多其它类型金属来形成本发明的复合实用刀片，该其它类型金属是目前已知或以后将要知道用于实现该第一和/或第二金属部分功能的金属。
如图1所进一步表示的，每个复合实用刀片10都限定了一对切口或槽口24，该一对槽口24形成在背边缘12内且相互横向隔开。如图1所典型表示的，每个槽口24都限定了一种凹入的近似半圆形轮廓，该槽口24用以与安装在刀架(未示出)内的对应的定位器相啮合，从而将刀片固定在该刀架内。正如相关领域技术人员基于这里所述内容能够认识到的，该槽口24可采用许多不同形状和/或许多不同位置的任意一种构造，刀片可包括任意数量的这种槽口或其它凹口，该槽口或者其它凹口是相关领域技术人员已知或以后将要知道用于实现与刀架、或刀片驱动机构、或这种夹具的定位器相啮合功能的凹口。
仍如图1所示，刀片10还限定了一定位孔26，该定位孔26在近似刀片的中央部内延伸穿过第一金属部分。如下面将要进一步描述的，该定位孔26用以接收一种刀片定位装置，以将该刀片定位在模具内、刀片弯曲和折断装置内、或其它在制造根据本发明的刀片的过程中使用的刀片形成装置内。如相关领域技术人员基于这里所述内容能够认识到的，该孔26可采用许多不同形状或构造中的任意一种，刀片可包括任意数量的这种孔或其它用于实现将刀片正确定位在模具内或其它制造装置内的功能的结构特征。另外，定位孔(或者多个定位孔)26可位于实用刀片上许多不同位置中的任意一个上，或者可位于邻近该刀片的废料内以及形成该刀片的双金属条内。
如图1所进一步显示的，刀片10限定了一焊接区28，该焊接区28分别形成在第一和第二金属部分20和22之间，且其限定了自一侧边缘16延伸至另一侧边缘18的一条近似连接线。如以下将要进一步描述的，通过给接触面施加热能例如通过电子束焊接来使该第二金属部分与第一金属部分20连接，从而将该第一金属部分焊接到第二金属部分上并形成由此得到的焊接区，该焊接区限定了位于两不同金属部分之间的一条连接线。
仍如图1所示，切割边缘14限定了从一侧边缘16延伸至另一侧边缘18的近似直线的切割边缘。如图2所示，该切割边缘14优选地限定了位于刀片相反侧上的第一切割面30，以及与该相应的第一切割面30的横向向内间隔开且与其相连接的第二切割面32。如图2所典型表示的，第一切割面30限定了第一夹角“A”，第二切割面32限定了第二夹角“B”。优选地，第二夹角B小于第一夹角A。在本发明当前的优选实施例中，第一夹角A为大约26°，第二夹角B为大约18°。然而，如相关领域技术人员基于这里所述内容能够认识到的，这些夹角仅仅是示范性的，可根据刀片的物理性能和/或刀片的拟定应用随意地设定这些夹角。如相关领域技术人员可进一步认识到的，本发明的实用刀片可包括任意数量的切割面。
转到图3A和3B，以下将更详细地描述一种制造本发明的复合实用刀片的方法。如步骤100和102所示，按照相关领域普通技术人员已知的方式，对形成第一金属部分20的背衬钢和形成第二金属部分22的高速钢丝或工具钢丝进行清洗等以为焊接做准备。如图4所示，所提供的背衬钢优选为可卷绕成一个或多个卷材的一个或多个连续的细长条34的形式。每个背衬条34都限定了一近似平面的上侧36、一近似平面的下侧38、以及分别相对的背边缘40和前边缘42。类似地，所提供的高速钢丝优选为可卷绕成一个或多个卷材的一段或多段连续钢丝44的形式。
在图3A的步骤104，使高速钢丝或工具钢丝44与背衬条34的前边缘42对接，并依次向该钢丝与背衬条之间的接触面施加热能，从而将该钢丝焊接到背衬条上，并形成一种双金属条或复合条46，该双金属条或复合条46限定了由钢背衬条34形成的第一金属部分20、由高速钢丝44形成的第二金属部分22、以及连接该第一和第二金属部分的焊接区28。如图4所示，典型的焊接装置48包括横向相互隔开的对置辊50，该对置辊50用于使高速钢丝44与背衬条34的前边缘42对接，以及用于可转动地驱动该复合条或双金属条46经过焊接装置。一种热能源52安装在该焊接装置48内，其将热能施加给高速钢丝44与背衬条前边缘42之间的接触面，以将该钢丝焊接到背衬条上。在本发明当前的优选实施例中，该热能源52将电子束54发射到高速钢丝与背衬条的接触面上，以将该钢丝电子束焊接到背衬条上。然而，如相关领域技术人员基于这里所述内容能够认识到的，在本发明方法中同样地可采用当前已知或以后将要知道、用于实现电子束焊接装置功能的许多其它能源和/或连接方法中任意一种。例如，用于将高速钢丝焊接到背衬条上的能源可采用激光或其它能源的形式，同样地可采用除电子束焊接之外的其它焊接工艺。如下面结合图12A至图12F的进一步描述，高速钢丝或者工具钢丝44可以预成形以限定预定的截面形状，该截面形状可以基本上与相应的第二金属部分22的截面形状相同或者不同，然后，可以如前所述将该预成形钢丝焊接到背衬条上。仍如下面进一步描述的，在这个方式中预成形的钢丝能够减少在研磨期间高速钢丝或者工具钢丝的碎屑和/或废物的量，并且进一步能够减少研磨的量，以及因此能够减少刀片的整体费用。
如在图3A的步骤106所示，在将该钢丝焊接到背衬条上之后，接着可以卷绕该双金属条46以对该条进行退火和/或将该条输送至退火站。如步骤108所示，按照相关领域普通技术人员已知的方式，对双金属条46进行退火。典型地，在相关领域普通技术人员已知的一种真空炉内对该双金属条46进行退火，其中，将多个卷材相互垂直地安放在一导热架上，然后将该架放置在一真空炉内以在预定的退火温度下均热(soak)该卷材一段预定时间。在本发明当前的优选实施例中，在这样一种温度下对双金属条46进行长达约5小时的退火，该温度在大约1400°F至大约1600°F的范围内。接着，以预定速率冷却该受热卷材，以获得预期的物理性能。例如，在真空炉内最初可以以每小时大约50°F的速率冷却卷材，直至该卷材到达大约1000°F，接着以更快的速率冷却该卷材。如相关领域技术人员基于这里所述内容能够认识到的，这些温度和时间仅是示例性的，可依据不同因素中的任意一种随意地改变该温度和时间，这些因素例如具体的材料、双金属条46的构造和/或尺寸、将钢丝焊接到背衬上的焊接工艺类型和/或所得到刀片的预期物理性能。
在退火后，如有必要，接着对双金属条46进行拆卷，如步骤110所示，以及矫直该金属条，如步骤112所示。在焊接及退火后，双金属条46可能出现明显的弯曲或其它的非希望的弯折，因此必须在进一步加工之前消除这种弯曲。在本发明当前的优选实施例中，通过使双金属条经过矫直装置内的一组加压辊来机械矫直该双金属条46，该矫直装置是相关领域普通技术人员已知的矫直装置，例如商标为BrudererTM的装置。然而，正如相关领域技术人员基于这里所述内容能够认识到的，同样可以采用当前已知或以后将要知道用于实现像双金属条46一类金属件矫直功能的大量矫直装置中任意一种。例如，作为机械矫直装置的一种替换方式，可通过按照相关领域普通技术人员已知的方式给双金属条46施加热量和张力来矫直该双金属条46。
如果必要，如步骤114所示，可再次卷绕经矫直的双金属条46以便运输及进一步加工。接着如果必要，如图3B的步骤116所示，拆卷经退火及矫直的双金属条46。在步骤118，对双金属条进行冲孔，以沿着该经退火的双金属条的背边缘40形成相互轴向隔开的多个槽口或其它切口24，如果想得到或者其它方式的要求，对该双金属条进行划线，以形成限定每个刀片的侧边缘16和18的多条划线。如图5所示，一种用于在双金属条46上执行冲孔及划线操作的典型装置通常由附图标记56表示。该装置56包括一种划线工具或器具58，该划线工具58安装在一支架60上且位于工件支承面62的上方，该工件支承面62将双金属条46支承在其上。如图5中箭头所示，可垂直移动划线工具以与双金属条啮合及脱离啮合，同时还可相对于该双金属条横向移动划线工具。因此，如图5所典型表示的，控制划线工具58以与双金属条的上表面36接合并移入和/或横向移过该双金属条，对该金属条的上表面进行划线，从而在该条上形成多条相互轴向隔开的划线64，每条划线限定了相应实用刀片10的一个侧边缘16或18(图1)。如相关领域技术人员基于这里所述内容能够认识到的，划线工具可采用当前已知或以后将要知道用于实现如这里所述对复合条进行划线功能的大量构造中任意一种。例如，可采用一种顺序冲模以冲出每个刀片的定位孔26。接着，该相同顺序冲模同时地或者顺序地在每个刀片的背边缘和/或切割边缘内形成槽口24、98，以及形成划线64。这里采用的术语“划线”指利用复合条表面内的凹槽或刻痕所述的一种线。这种线可由当前已知或以后将要知道的大量器具或工具中的任意一种形成。
根据本发明当前的优选实施例，划线的深度优选在刀片厚度的大约40％至大约50％的范围内，最优选在该刀片厚度的大约45％至大约48％的范围内。在所示实施例中，刀片厚度大约为0.6mm，划线的深度优选在大约0.27mm至大约0.29mm的范围内。对于目前这种刀片设计以及构件材料，划线深度大于刀片厚度的大约50％易于使双金属条在经过加热炉时沿着该划线处被拉开。仍然根据本发明当前的优选实施例，每条划线近似为V形，且每条V形划线的夹角优选在大约50°至大约60°的范围内。在本发明的所示实施例中，每条划线的夹角为大约55°。划线的夹角越大，划线时作用于刀片背面上的压力越大，因而划线工具越有可能在该刀片背面上产生连锁反应(ripple effect)。另一方面，该夹角越小，划线工具在使用过程中将磨损得越快。
装置56还包括一冲头66，该冲头66限定了多个切割面68，每个切割面68的形状和位置与相应的槽口24及孔26对应。如图5所示，冲头56与驱动源70例如一种液压缸传动连接，可移动该冲头以与工件支承面62上的双金属条啮合和脱离啮合，从而在该双金属条内切割出槽口24和孔26。如相关领域技术人员基于这里所述内容能够认识到的，可利用计算机控制划线工具58和冲头66，以自动地驱动该划线工具和冲头与双金属条啮合及脱离啮合，同时可采用一种驱动机构(未示出)来相对于划线工具和冲头自动地指引(index)双金属条。类似的，可将划线工具和冲头安装在相互不同的装置或工作站内，和/或该划线工具和冲头中的每个可采用当前已知或以后将要知道用于给双金属条施加划线或在该双金属条内切割出槽口和/或孔的大量其它工具中任意一种。例如，如上所述，可采用一种顺序冲模来冲出定位孔和槽口，以及形成划线。另外，如以下将要进一步描述的，在图3B的步骤118，可在每条划线与切割边缘的接合点处，给刀片的高速钢或工具钢切割边缘开槽口，以便于自复合条中分离出刀片以及形成该刀片的切割边缘的角。
如果必要，如图3B的步骤120所示，可再次卷绕经冲孔和划线的双金属条46，以便临时储存或将其输送至硬化及回火站。接着，如果必要，在步骤122，拆卷双金属条，以及在步骤124，对拆卷后的金属条进行硬化及回火。如相关领域技术人员基于这里所述内容能够认识到的，可采用当前已知或以后将要知道用于对双金属条46一类物体进行硬化和回火的大量不同硬化和回火工艺及装置中任意一种，来执行该硬化和回火操作。在本发明当前的优选实施例中，在大约2000°F至大约2200°F的温度范围内以及大约3分钟至大约5分钟的硬化时间范围内对双金属条46进行硬化。硬化后，接着在第一回火循环内对双金属条进行回火，其中，温度在大约1000°F至大约1200°F的范围内，回火时间在大约3分钟至大约5分钟的范围内。在第一回火循环之后，利用空气冷却使双金属条淬火至室温。在本发明当前的优选实施例中，“直列式”地执行该硬化及回火循环，从而连续地驱动双金属条首先经过一细长的硬化炉，然后经过第一细长的回火炉，再经过一淬火站，接着再经过至少一个其它的回火炉和淬火站。然而，正如相关领域技术人员基于这里所述内容能够认识到的，可使双金属条重复性地经过同一回火炉和淬火站，和/或可将该双金属条卷绕成卷材并在一种“坑类”炉或其它炉内进行回火和淬火。另外，淬火可以是这里所述的空气淬火，或者可以是油淬火，或者可以是当前已知或以后将要知道用于对这里所公开类型的经回火物体进行淬火的其它类型淬火。类似地，可根据需要对复合条进行任意次数的回火及淬火循环，以使所得到的刀片具有理想的物理性能。
如果必要，在步骤126，再次卷绕经回火及淬火的双金属条46，以输送至下一回火站，以及在步骤128，拆卷该双金属条以进行第二回火循环。如以上所述，通过使对双金属条进行加工的一个或多个站直列式布置，可省略这些及其它卷绕和拆卷步骤。在步骤130，在第二回火循环内再次对双金属条进行回火，其中，温度在大约1000°F至大约1200°F的范围内，回火时间在大约3分钟至大约5分钟的范围内。在第二回火循环后，将该双金属条淬火至室温。在当前的优选实施例中，淬火是空气淬火；但如上所述，此淬火可采取当前已知或以后将要知道用于对这里所公开类型物体进行淬火工艺的大量其它类型中任意一种。接着，在步骤132，再次卷绕经回火及淬火的双金属条，以便临时储存和/或输送至粗磨站、冲切站或弯曲和折断站。
如果必要，在步骤134，再次拆卷经硬化及回火的双金属条46，以及在步骤136，对该双金属条进行粗磨、细磨、刀磨和冲切或弯曲并折断步骤。更具体的，按照相关领域普通技术人员已知的方式，对双金属条46进行粗磨、细磨和刀磨以形成图2所示的切割面30和32，从而沿着与第一金属部分背边缘相对的复合条一侧限定一直线的高速钢或工具钢的切割边缘。在这一点上，如下面将进一步描述的，可以对经过粗磨、细磨和刀磨的双金属条46进行涂覆，例如通过PVD涂覆具有TiN或者AlTiN涂层或者具有AlTiN内涂层和TiN外涂层的金属条的切割边缘和连接部分。可选择地，可以不涂覆该双金属条。然后，沿着图5所示划线64冲切、弯曲并折断、或者分离该经粗磨、细磨和刀磨的双金属条46(或者涂覆了或者没有得到涂覆)，从而自复合条中形成多个实用刀片。如上所述，在本发明的一个优选实施例中，每个实用刀片都限定了一种近似呈梯形的外周构造，且其内形成有槽口24和中央孔26，如图1所典型表示的，或者如以下将要描述的。
如图6所示，一种用于冲切双金属条的典型装置整体用附图标记72表示。该装置72分别包括阳模74和阴模76，其中，该阴模76与一轴78连接，该轴78反过来又与一液压缸或类似驱动源80传动连接以移动阴模76，使该阴模76与放置在阳模74上方的双金属条46啮合和脱离啮合。阳模74包括一定位销82，该定位销82自阳模74起向上凸起且容纳在双金属条的孔26内，从而在阳模与阴模之间准确地定位该双金属条。如图6中虚线所示，阴模76具有刀片状边缘84，阳模74具有相对的刀片状边缘86，该边缘84和86分别位于双金属条46的部分的划线64的上方和下方，且该双金属条46容纳模具之间。接着，为冲切金属条，启动驱动源80以驱动阴模76向下移动并与该双金属条啮合，从而使得阴阳刀片状边缘84和86相互协作而沿着划线剪切该双金属条，由此形成体现本发明的单个实用刀片，如图1所典型表示的。在此冲切操作过程中，由于双金属条的第一和第二金属部分20和22具有各自的相对硬度，因此利用刀片状边缘沿着划线64剪切位于第一金属部分20内的双金属条，而利用该刀片状边缘沿着部分划线啪地一下折断位于较硬且较脆的第二金属部分22内的双金属条。由此，在较硬且较脆的第二金属部分内，该划线提供理想的间断线(或者理想的“裂纹路径”)，因而划线对于在刀片的这些区域内提供整齐且锋利的边缘来说是重要的。
根据本发明的一种替换实施例，如图7所典型表示的，可在步骤124的硬化之前对双金属条46进行冲孔，以避免随后在步骤136处需要切割较硬且较脆的高速钢边缘，从而防止切割边缘14及形成在其上的切割面30和32可能受到的任意破坏，这种破坏可能发生在冲切过程中。如图7所典型表示的，根据本发明的一个实施例，用于对高速钢边缘进行冲孔的装置整体用附图标记88来表示。该装置88包括一冲头或类似工具90，该冲头或类似工具90安装在工具支架92上且位于工件支承面94的上方，双金属条46支承在该工件支承面94上。该工具支架92与一液压缸或类似驱动源96传动连接，以驱动冲头90与双金属条46的高速钢边缘14啮合和分离。如图7所典型表示的，冲头90具有这样一种形状及构造，使得可在每条划线64与高速钢边缘或第二金属部分22之间的交界处形成槽口98。因此，如图7所典型表示的，每个槽口98都可以沿着各条划线延伸过该划线的第二金属部分22，从而在该划线处使各个刀片的高速钢部分与双金属条的其它部分分离。可选择的，如以下将要进一步描述的，每条划线可仅沿着第二金属部分的横向范围的一部分延伸，以便整齐地分离刀片与复合条和/或形成切割边缘的角。接着，当如图6所示冲切或者当如以下所述弯曲并折断双金属条46时，设备仅需要沿着划线切割或折断该条的第一金属部分20，而不需要切割或折断通过开槽操作已经除去的高速钢边缘部。如上所述，第一金属部分20较柔韧且其硬度远远小于第二金属部分22，因此，可沿着划线64容易地且整齐地冲切、弯曲并折断、或者其它的方式分离该第一金属部分20。硬化后，由于第二金属部分22较硬且较脆，因而这部分可能较难以冲切。然而，硬化前，高速钢边缘的表面硬度在大约25Rc的范围内，因而在加工过程的这个阶段可以较容易且整齐地切割该高速钢边缘。因此，图7所示的替换工艺及构造能有助于避免经硬化的高速钢边缘受到破坏，这还可能发生在冲切此边缘时。
图7所示槽口98为V形槽口。然而，如相关领域普通技术人员基于这里所述内容能够认识到的，这些槽口或切口可采取大量不同形状中任意一种，该大量不同形状要求能在划线处分离每个刀片的高速钢边缘与复合条的剩余部分。类似的，如以下将要进一步描述的，可这样形成该槽口，使得所形成的切割边缘的角为直角形、倾斜形或其它任意理想形状。如相关领域技术人员基于这里所述内容还能认识到的，由于在某些情况下为冲切双金属条的第一金属部分20并不需要划线，因此在本发明可供选择的实施例中可以省略该划线。
再转到图3B，在步骤138，堆叠刀片，以及在步骤140，按照相关领域普通技术人员已知的方式包装该经堆叠的刀片。
转到图8和9，一种用于弯曲并折断复合条46以形成实用刀片10的装置整体用附图标记142表示。该装置142包括一刀片支承件144、安装在该刀片支承件一侧上的驱动装置146、以及相对于该驱动装置146安装在刀片支承件另一侧上的刀片盒148。该驱动装置146包括一传动板147，将该传动板147安装在直线轴承(未示出)上且与一种适当驱动源例如液压缸或气压缸(未示出)传动连接，以如图8中箭头所示将该驱动板移向及移离刀片支承件144。该驱动装置146还包括第一弯曲销150，其可滑动地容纳在贯穿刀片支承件144的第一销孔152内；第二弯曲销154，其可滑动地容纳在贯穿刀片支承件的第二销孔156内；第一折断冲头(breaking punch)158，其具有一支撑轴杆160，该支撑轴杆160可滑动地容纳在贯穿刀片支承件的第一冲头孔162内；以及第二折断冲头164，其具有一支撑轴杆166，该支撑轴杆160可滑动地容纳在第二冲头孔168内。该第一切断冲头158包括第一刀片释放销170，第二折断冲头164包括第二刀片释放销172。如以下将要进一步描述的，每个刀片释放销170和172都施加以朝向图9所示页面外方向的弹簧荷载。因此，一旦自复合条46中弯曲并折断出每个刀片10，该施加以弹簧荷载的销170和172就驱动每个刀片10进入刀片盒148。该装置142还包括施加以弹簧荷载的压板174，以将复合条46压向刀片支承件144。压板174安装在一轴杆176上，该轴杆176可滑动地容纳在一孔178中，而该孔178形成在支承块180内，以如图8中箭头所示将该压板174移向及移离刀片支承件。一盘簧182或类似偏压件与压板174及支承轴杆176连接，以正常地将该压板偏压向刀片支承件。如图8所示，刀片盒148与刀片支承件144隔开，从而在两者之间限定一刀片间隙184。穿过该刀片间隙184且在图8和9中均沿着从右手侧至左手侧的方向输送复合条46。面向刀片支承件144的刀片盒148的表面186限定了一种规尺或模具，复合条被压向该规尺或者模具以执行弯曲和折断操作。
图10中，在装置142内被弯曲并折断的复合条46具有定位孔26，该定位孔26形成在复合条的废料部分内，即相邻刀片10的划线64之间。另外，该复合条46具有多个槽口98，该槽口98形成在每条划线64与第二金属部分之间连接处的第二金属部分22内。如自图10中可见，每个槽口98都横向伸入第二金属部分22内且延伸过该第二金属部分宽度的大约一半。另外，每个槽口中沿复合条轴向的端面都几乎定向为垂直于切割边缘(即，每个槽口都近似为矩形)。按照这种方式，当弯曲及折断复合条、并以如下将要描述的方式使刀片分离时，每个切割边缘14的角都是直角。每个槽口98的深度(即，在复合条上的横向尺寸)都足以自该复合条中移除未限定划线64的各个切割边缘14部分以及含有各条过浅划线任意部分的各个切割边缘14部分，所述过浅划线由于切割面30、32的斜面构造而使得划线过浅，从而不能有效地自该复合条中弯曲并折断出刀片，并因而限定了一种光洁角(即，一种直线边缘或由光洁断面沿着各条划线所述的其它的一种边缘)。因此，槽口98的明显优点是它们有助于在切割刀片的角处形成一种光洁断面。另外，通过形成切割边缘的角来限定一种直角边缘、圆形边缘、倾斜边缘或其它理想形状的边缘，可使该刀片角与尖角相比明显更为坚固，并由此与尖角相比不易于破碎和/或断裂。正如相关领域技术人员基于这里所述内容能够认识到的，该槽口可采取大量不同形状、构造和/或尺寸中任意一种，只希望这些形状、构造和/或尺寸能便于制造刀片和/或提高该刀片的性能。如上所述，优选地在图3B所示步骤118处利用顺序冲模或者其它适当工具或设备来形成该槽口98。
在该弯曲和折断装置142的操作过程中，经由该装置的刀片间隙184且沿图10所示箭头C的方向即图8-10的每幅图中由右手侧至左手侧的方向输送复合条46。首先，利用一种定位销(未示出)将复合条46固定在适当位置，该定位销容纳在对应的定位孔26中。接着，启动驱动装置142，使其移向刀片支承件144，各个第一和第二弯曲销150和154以及各个第一和第二折断冲头158和164都构造用以如后所述绕每条划线顺序地弯曲并折断复合条。首先，利用驱动装置142驱动第一弯曲销150压向复合条，以绕对应划线64即沿图10所示向页面外方向弯曲图10所示第一三角形188。由此可见，限定对应划线64的复合条46的部分被驱动压向模具186，并由此绕该模具及划线弯曲对应的三角形，将该三角形弯离刀片支承件144。在第一弯曲销150向外弯曲第一三角形188的同时，将第一折断冲头158压向刀片，以相对于第一弯曲销150同时地向对应划线64另一侧上的复合条46施加压力。接着，驱动第二弯曲销154压向图10所示第二三角形190处的复合条46，以反过来绕对应划线即图10所示页面外方向向外弯曲该第二三角形。在第二弯曲销154向外弯曲第二三角形190的同时，将第二折断冲头164压向复合条，以相对于第二弯曲销154同时地向对应划线64另一侧上的复合条施加压力。接着，第一折断冲头158在对应划线64处啪地折断复合条，第一三角形188下落而离开刀片。接着，第二折断冲头164在对应划线64处啪地折断复合条，施加以弹簧荷载的销170和172向外驱动所得到刀片10进入刀片盒148内。然后，向后驱动该驱动装置142，即驱动该驱动装置142离开刀片支承件144，而施加以弹簧荷载的压板174反过来将复合条的第二三角形190向内弯向刀片支承件144，从而矫直该复合条的对应部分，并允许该复合条随后经过刀片间隙184，引导该复合条46向前经过刀片间隙以按照如上所述方式弯曲并折断该复合条的下一刀片部。对每个刀片部分重复此过程，直至使所有刀片10都弯曲并折离复合条46。正如相关领域普通技术人员基于这里所述内容能够认识到的，弯曲销和折断冲头可采取当前已知或以后将要知道用于执行如这里所述这些组件功能的大量不同形状和/或构造中任意一种。例如，如图8中虚线所示，可利用倾斜表面限定弯曲销的端部以便于弯曲操作。类似的，折断冲头也可限定为倾斜或其它表面以便于冲压及折断刀片，而不损坏该刀片。
如图8所示，刀片盒148包括一种可调节的刀片支架192，该刀片支架192可滑动地安装在该盒内，且该支架192包括一种可调节的旋钮194，该旋钮194用于在刀片盒内牢固地锁定刀片支架192的位置。当使刀片10弯曲并折离复合条46后，利用施加以弹簧荷载的销170和172将它们堆叠在刀片支架192上。驱动装置142还包括一种刀片防护装置196，该防护装置196位于装置142的弯曲及折断区域上，以防止刀片向上移动并保持它们位于刀片盒内。
转到图12A-12F，本发明的复合条的附加实施例通常通过附图标记246来指示。复合条246类似于前面所述的复合条46，并且因此尽可能的通过在前面加上数字“2”的类似的附图标记来指示类似的元件。与前面描述的复合件46相比较，复合条246的一个不同之处在于复合条246是通过细长的耐磨钢丝244形成的，其中细长的耐磨钢丝244限定了预定的截面形状，该截面形状基本上符合刀片的第二金属部分的初始或者最后形状(例如图1的刀片的第二金属部分22)。例如，在图12A中，高速钢丝或者工具钢丝244的截面基本上为三角形状；在图12D中，钢丝244的截面基本上为梯形；在图12E中，钢丝244的截面基本上为三角形状，并且该钢丝244是多切割面的，该多切割面限定了切割面232的第一队切割面230和第二对切割面232；以及在图12F中，钢丝244的截面也是基本上为三角形状的。
在每种情况下，钢丝244的截面形状例如与方的截面形状的钢丝相比更接近的符合将要从复合条中形成的刀片的第二金属部分的截面形状。优选地，钢丝244的截面形状基本上与刀片的第二金属部分的截面形状相匹配。例如，如果第二金属部分的截面形状为三角形，那么细长的钢丝的截面形状最好也是三角形。然而，制造的限制和/或其它的考虑可能需要钢丝的截面形状不能与刀片的第二金属部分的截面形状相匹配。例如，虽然刀片的第二金属部分可以限定为三角形截面形状，但是预定形状的钢丝可以限定为例如在图12D中所示的梯形截面形状。与没有预定形状的部分的条件下的双金属刀片相比，虽然仍然要保存材料和减少处理时间和费用，梯形构造可以更坚韧并且可以更好的防止在双金属条的处理期间，高速钢或工具钢部分的折断。
因此，在形成复合条之前预定形状的工具钢丝的一个优点在于其减少了在复合条的粗磨和细磨期间产生的碎屑的数量，并且因此可以造成需要形成刀片的高速钢或者工具钢的数量的显著减少，而且与从具有例如圆的和/或方的工具钢丝的复合条中形成的刀片相比还能够减少刀片的整个费用。例如如上所述的传统矩形高速钢丝或者工具钢丝可以限定大约0.04英寸的宽度和大约0.025英寸的高度。因此以三角截面形状为预定形状的钢丝与实用矩形钢丝的相同尺寸的刀片相比可以减少需要形成该刀片的切割边缘的相对昂贵的高速钢或者工具钢的大约一半的数量。虽然梯形钢丝与类似尺寸的矩形钢丝相比不会减少一半数量的高速钢或者工具钢，但是它们仍然显著的减少了所需要的高速钢或者工具钢的数量，并且进一步与实用类似尺寸的矩形钢丝相比能够减少所需要粗磨的数量。因此实用预定形状的钢丝的另一个优点在于它们能够显著的减少所需要的粗磨的数量，并且还增大了制造过程的生产量，因此进一步能够减少刀片的整体花费。
如在图12B中所示，最好以一个或者多个连续的细长条234的形式提供背衬钢，该细长的条234被卷成一个或者更多个卷。每个背衬条234限定了近似平面的上侧236、近似平面的下侧238以及各自的相对的背边缘和前边缘240和242。另一方面，高速钢丝244可以采用如在图12A-12F中指示形成的多种不同预定形状的任意一种形状，并且最好提供一个或者多个钢丝244的连续长度的形式，该钢丝被卷成一个或者多个卷。
可以将钢丝244设置为圆形式样。在这种情况下，以相关领域普通技术人员知道方式拉拽该圆钢材通过拉模或者一系列拉模来减少直径以适于必要的或者其它想要的进一步处理是必然的。然后，将经过拉拽的圆线通过当前或者以后将会知道的用于执行成形处理的很多不同钢丝成形处理中的任意一种成形为理想的预定形状，该预定形状基本上符合例如图12A-12F中所显示的刀片的第二金属部分的形状。例如该钢丝可以通过下面的一种或者多种处理成形为预定的形状(a)碾压该钢丝；(b)使该钢丝通过十字形辊模头；以及(c)使该钢丝通过拉模。根据理想的预定钢丝形状的宽度与厚度的比率，使用这些处理的组合是很理想的。例如使用十字形辊模头操作能够产生方线，而碾压和十字形辊模头的组合操作可以用于产生矩形、梯形或者三角形预成形钢丝。示例性的钢丝成形装置包括十字形辊模头和钢丝成形机，例如十字形辊模头/碾压机、或者其它的线材打扁和成形机、或者其它的压型滚压机的组合，其中该其它的线材打扁和成形机例如为由美国康涅狄格州的Fenn Manufacturing of Newington，Connecticut制造的，其它的压型滚压机为例如由德国的Karl Fuhr GmbH & Co.KG制造的那些。相信这种十字形辊模头促进了相对尖锐的角的形成，还允许该钢丝紧密的与贯穿在两个组件之间的连接面的背衬条的相应表面相接触以因此确保焊接的整体性。
如在图12B所显示的，高速钢丝或者工具钢丝244对接到背衬条234的前边缘上，并且将热能应用到钢丝和背衬条之间的连接面上以反过来将钢丝焊接到背衬条上并且形成双金属或者复合条246，该双金属或者复合条246限定了通过钢背衬条234形成的第一金属部分220、通过高速钢丝244形成的第二金属部分222、以及连接第一和第二金属部分的焊接区228。如在图12B中所示，典型的焊接装置包括彼此横向间隔的反向滚轮250，该反向滚轮用来将高速钢丝244对接到背衬条234的前边缘242上，并且滚动的驱动该复合或者双金属条246，使其通过焊接装置。热能源252被装配在焊接装置内部，并且将热能应用到高速钢丝244和背衬条的前边缘242的连接面上以将钢丝焊接到背衬条上。
然后以与上面所述的为了形成那里的复合实用刀片的复合条的任意一种相同的方式处理复合条246。如上面指示的，复合条246的明显优点在于其与没有预定形状的钢丝的条件下获得的其它复合条相比可以实用更少的高速钢和/或增大的制造生产量。
转到图11A-11D，该刀片10可以采用很多不同形状和/或构造的任意一种。如图11A所示，梯形刀片10的切割边缘14限定了由上面参考图10描述的槽口98形成的方角。在图11B中，该刀片的切割边缘14可以限定为通过在复合条46中的相应成形的槽口98形成的圆角。可选择地，如在图11B中显示的虚线所示，刀片10可限定为矩形，或如点划线所示，该刀片可限定为平行四边形。在图11C中，刀片10限定了多个由划线64及各个槽口98分隔的平行四边形部分。按照与如上参照图10所述槽口98同样的方式，该槽口98横向伸入每个第二金属部分内。图11C的刀片10设计用在相关领域普通技术人员已知的一种“折断”式刀架内，由此在对应切割边缘部分14被磨损时，可折断各个平行四边形部分(或其它形状部分，如果需要的话)以露出新的切割边缘部分。类似的，尽管以上所述复合实用刀片10限定为双金属构造，本发明刀片同样可限定为三金属构造或其它复合构造。例如，如图11D所示，本发明的实用刀片可限定形成在刀片相对侧上的高速钢或工具钢切割边缘14、14’(第二切割边缘14’用虚线表示)，在该靠外的高速钢边缘之间形成有较坚韧且类似于弹簧的部分。类似的，可切割中间或沿着一条轴向延伸线切割三金属复合条以形成两个双金属条，然后再切割每个双金属条以形成本发明刀片。仍然如图11D所表示的，可利用相对于切割边缘成倾斜角度的横向表面形成该切割边缘14、14’的角。
此外，通过使用直线式处理装置可以省略图3A和3B中显示的卷绕以及拆卷的步骤，如果不能全部省略也至少可以省略它们中的一部分步骤。同时，刀片第一可以为来自复合条的坯料，可以通过对该未经处理的刀片进行例如冲切或者弯曲和折断，然后经过热处理、粗磨和其它的完成步骤来形成最后的实用刀片。
在一些实施例中，对依据在上文所述的实施例的任意一个的刀片上提供一个或者多个涂层。由于一个或者多个许多原因提供这种涂层。例如，涂层的一些类型为纯粹的装饰(即，非功能性的或者非实用的)。一些其它的涂层类型为纯粹功能性的(例如，耐磨性和/或耐腐蚀性)。涂层的一些其它类型可以具有装饰性和功能性特征。此外，可以在一种或者多种其它涂层的顶面上提供一种或者多种涂层。例如，在一些实施例中，在刀片(或者其的部分)上提供功能性涂层，并且在该功能性涂层上面提供装饰性涂层。一个涂层可以提供在整个刀片上或者提供在刀片的任意部分上(例如，切割边缘14或者其的部分)。
如这里所使用的，除去其它另行说明的情况之外，短语“装饰的”和“非实用的”分别为至少是主要“装饰的”和至少是主要“非实用的”，因此并不排出该装饰涂层或者非实用涂层分别提供一定量的耐磨和/或耐腐蚀性(或者一些其它的非装饰或者非实用特性)。例如装饰涂层可以提供一定量的耐磨和/或耐腐蚀性。然而，由装饰或者非实用涂层提供的耐磨和/或耐腐蚀(或者其它特性)的量与具有相似厚度和适合的组分的纯粹的功能性涂层所具有的量相比通常是很小的。
涂层的不同类型的一些例子包括碳化物涂层、氮化物涂层以及它们的组合。用于减小刀片的磨损率的涂层可以包括例如包含但是并不限于以下材料的任意适合的材料，这些材料为氮化钛(TiN)、氮化铬(CrN)、碳化钛(TiC)、陶瓷、碳氮化钛(TiCN)、氮化铝钛(AlTiN)，碳氮化铝钛(AlTiCN)、氮化锆(ZrN)、碳氮化锆(ZrCN)和/或它们的组合。
装饰涂层的一些类型用于制造具有着色外观例如金色或者许多其它颜色的任意一种的刀片(或者刀片的部分，例如切割边缘14或者其的部分)。这种装饰涂层的一些包括氮化钛(TiN)。在一些实施例中，装饰涂层仅仅应用到第一切割面30(或者其的部分)的一个或者多个上，因此限定了切割边缘14上的着色的条。
使用于在刀片上提供功能性涂层(例如耐磨或者耐磨损涂层)的一些方法包括加热基础材料(例如碳素钢)的步骤。虽然这种加热可以引起基础材料的硬度的减小，但是其还可以增加基础材料支撑涂层的能力，这种加热能够帮助涂层更好的防止在切割期间产生的热。对于由碳素钢形成的基础材料来说，该温度可以为，但是并不限于，在大约300°F至大约400°F范围内的温度。对于高速钢来说，温度可以为但是并不限于大约1000°F的温度。在一些实施例中，该温度可以比大约1000°F要大。本发明的当前优选实施例的双金属刀片的一个优点在于用于形成切割边缘的高速钢能够被加热到至少大约1000°F的温度，而且不会对其产生损坏，并且因此这种刀片独特地用作涂层，该涂层需要高温或者允许在高温条件下操作，例如AlTiN或者其它PVD涂层。因此，如果在本发明的AlTiN涂层的刀片的切割边缘上产生相对高的温度，那么该涂层最好能经的起与现有刀片相比更高的温度。另一方面，如果一些传统的碳素钢被加热到大约300°F至大约400°F之间的温度以上，那么该钢将失去自己的硬度和强度，而且还拾取适当的支撑一些这种涂层的能力。
在至少一些实施例中，利用物理气相沉积(PVD)来提供一个或者更多个涂层。物理气相沉积可以以包括但是不限于利用阴极电弧沉积、热/电子束沉积和/或喷涂沉积。然而涂层也可以通过其它的方法提供。实际上，可以利用包括但是并不限于涂刷、喷涂、刷涂、浸渍、电镀(电镀法或者无电电镀)、物理和/或化学化学气相淀积、或者它们的任意组合的任意适当的方式来提供涂层。也可以使用电力涂层和e涂层(e-coating)和/或任意上述涂层的组合。
根据本发明当前优选的实施例，利用TiN或者AlTiN来涂覆实用刀片，或者利用AlTiN的内层和TiN外层来涂覆该实用刀片以具有金色着色的外观。该涂层沿着切割边缘延伸并且沿着邻接于该切割边缘的刀片的侧部延伸。该AlTiN涂层应用到预先削尖的刀片上，该刀片具有大约3微米至大约5微米的范围内的厚度。使用AlTiN的内涂层和TiN外涂层的实施例中，该外涂层比内涂层薄。仍然在本发明的当前优选实施例中，应用AlTiN涂层以提供一倾斜度(直线的或者其它的)以致铝的浓度从基底的大约32％(原子百分比)增加到涂层的外表面的大约66％。这个构造的一个优点在于在基底/涂层表面的较高的铝浓度有利于将涂层粘附到基底上。
AlTiN和TiN涂层被应用到商业上可用的阴极电弧沉积系统的刀片上，其中通过多级清洗系统处理该卷起的双金属条(或者如果很理想，为分离的刀片)以消除大多数表面的污染物的污迹。PVD涂覆室为包括用于氧、氮、氩和甲烷/乙炔的天然气管线；耦合入与该室流动通信的用以排空该室的真空泵系统；围绕该室彼此间隔设置的多个对象；循环水单元，其通过闭环系统传播热水和冷水到室；以及多个蒸发器以及蒸发器电源的传统类型。
每个双金属条最好卷绕成具有插入在双金属条的圈之间的托片的卷材。可以形成例如不锈钢托片，并且该托片可以限定多个轴向间隔的凹陷横向的凸起来限定在双金属卷材的相邻的圈之间的预定的间隔。托片的宽度最好小于双金属条的宽度。因此，当将该条卷绕到一起成为卷材的时候，该条的背边缘最好被对准，以致双金属条的切割边缘延伸到该托片的相应边缘的外部。双金属条的露出的部分将暴露给该对象，并且因此将用AlTiN、TiN、AlTiN/TiN或者其它的PVD涂层来涂覆。因此，该双金属条延伸到该托片的相应边缘的外部的程度限定了在双金属条上的涂层的深度(或者该切割边缘的相反侧上的宽度)。
多个这种卷材装配在十字形或者其它适当的夹具上以将该卷材保持在涂覆室中，并且允许该卷材与对象的相对移动以涂覆该双金属条的切割边缘。该双金属卷绕条的暴露的边缘或者切割边缘最好定向在近似于与对象的平面平行的平面中(即，装配该切割边缘以面对该对象并且接收基本上均匀的PVD涂层)。该用于保持该卷材的十字形或者其它适当的夹具装配在行星齿轮的夹具上，该行星齿轮夹具被接收在涂覆室中并且在那里得到旋转的驱动。该十字形夹具和其上安装的卷材安装在行星齿轮的夹具上，因此它们彼此轴向且有角度的间隔开。在一个实施例中，该行星齿轮夹具能够保持大约8个卷材，第一组四个卷材彼此成角度间隔大约90°，并且第二组四个卷材彼此成角度间隔大约90°，并且相对于第一组四个卷材横向间隔开。如果想要得到，这两组卷材能够彼此成角度偏移大约90°或者相反。
一旦将该卷材安装在涂覆室中，就抽空该室以确保仅仅由将要涂覆的清洁的双金属条和将要蒸发的固体材料组成的纯洁的处理环境。然后，在产生极低的压力或者极高的真空纯净的环境之后，将该卷绕的双金属条进行逐渐的加热。加热能够确保双金属基底脱气，并且提高该双金属基底的中心和表面温度以更好的适合涂覆循环的热力学过程。该系统的一个实施例利用PID控制的加热器以在大约100°-120°F的温度范围内涂覆大约0-150分钟的时间。
然后该装置通过使用在高偏压处的喷镀蚀刻以及在高偏压的电弧辅助的氩蚀刻的组合来执行蚀刻(该装置可以从喷镀蚀刻的步骤转换到电弧辅助辉光放电蚀刻的步骤)。蚀刻深度可以以相关领域的那些普通技术人员所知道的方式来控制。喷镀蚀刻为钛离子轰击蚀刻(bombard etch)，其中加热该表面并且通过在不连续的步骤中倾斜该电压来调节该表面作为初级粒子(precursor)到达电弧增强的辉光放电。该电弧增强的辉光放电使用模型脉冲星(Mod pulsar)系统来调节基底。该遮挡板在Ti/Cr对象上关闭并且具有利用偏压生成的辉光(等离子体)，该偏压在步骤中从0V逐渐上升到400V，同时两个对象在0V至85V中运行。
下一个相位包括在真空室内部的基底的氩气等离子体清洗(蚀刻)。该氩气背部喷镀离子清洗在通过移除氧化层和暴露自然表面实现的利用原子能的准备该基底的表面中是有效的。这个特征的一个优点在于其便于将该涂层粘到基底上，并且不会粘上任意氧化物或者可能位于基底的表面上的其它的污染物。
反应的涂覆处理能够在大约0-500V偏压上通过从大约0-85安培数打开在对象上的蒸发器来执行。生产气体被渗入到室中，并且涂覆材料得到蒸发以及在卷绕的双金属基底的暴露的切割边缘和连接表面上冷凝或者沉积。通过允许该蒸发持续一预定数量的时间来达到这种理想的涂层厚度。涂覆时间可以从大约30分钟变化到大约四分钟。如上所述，在本发明的当前实施例中，该涂层包括或者TiN或者AlTiN或者AlTiN的内部涂层以及TiN的外部涂层来获得金色的外观。在本发明的当前优选实施例中，AlTiN涂层应用了在大约3微米至大约5微米的范围内的厚度。在包括内部AlTiN涂层和外部TiN涂层的实施例中，外部TiN涂层比内部AlTiN涂层要薄。该涂层最好应用于该条中或者应用到类似的沿着切割边缘的彼此相对侧延伸的窄带中。在本发明当前的优选实施例中，每个条的宽度最好在大约0.005英尺至大约0.025英尺的范围内(适于具有大约0.75英尺的宽度和大约0.025英尺厚度的刀片)。在本发明的一个当前的优选实施例中，该条的宽度为大约0.125英尺。然而，正如相关领域那些普通技术人员基于这里教导的内容所能够意识到的，该涂层可以覆盖住该刀片的全部和/或其它部分，同时也可以应用在不同于该条的尺寸中。一旦完成了涂覆处理，就允许冷却该卷绕的双金属条，将该室带回到大气压中，并且移开经过涂覆的双金属条，准备将该条分离为与如上所述相同的单个的刀片。在下面的表格1中说明了如上所述的涉及涂覆实用刀片的示例性程序步骤。
表1
涂覆的一些类型和用于提供这种涂覆的方法在Teer，D.G.等人的“Self Lubricating Coatings for the Protection of Cutting and FormingTools and Mechanical Components”，Vacuum Technology &Coating，Society of Vacuum Coaters，2000年10月，第48-53页中进行了描述，该描述作为参考结合到这里。然而，也可以使用其它类型的涂覆和方法或者它们的组合。
权利要求
1.一种制造复合实用刀片的方法，其中该刀片包括形成背衬的第一金属部分、形成切割边缘并且限定第一预定截面形状的第二金属部分、以及连接所述第一和第二金属部分的焊接区，该方法包括步骤提供由钢形成的细长的背衬条，其中该细长的背衬条包括第一侧、第二侧以及在第一和第二侧之间延伸的相对边缘；提供由耐磨钢形成的细长钢丝并且限定基本上与刀片的第二金属部分的第一预定截面形状相应的第二预定截面形状；将该钢丝放置成与背衬条的边缘相接触；将热能应用到钢丝和背衬条之间以将钢丝焊接到背衬条上，并且依次形成复合条，该复合条限定了由钢背衬条形成的第一金属部分、由基本上具有第二预定截面形状的耐磨钢形成的第二金属部分，以及连接第一和第二金属部分的焊接区；热处理该复合条；以及在第二金属部分上形成至少一个切割面，并且依次在复合条上形成耐磨钢切割边缘。
2.如权利要求1中所述的方法，进一步包括将复合条分离为多个刀片的步骤。
3.如权利要求1中所述的方法，其中，所述钢丝的第二预定截面形状基本上为矩形，并且刀片的第二金属部分的第一预定截面形状至少部分基本上为三角形。
4.如权利要求1中所述的方法，其中，所述钢丝的第二预定截面形状基本上为梯形，并且第二金属部分的第一预定截面形状至少部分基本上为三角形。
5.如权利要求1中所述的方法，其中，所述钢丝的第二预定截面形状近似为平行四边形，并且第二金属部分的第一预定截面形状至少部分基本上为三角形。
6.如权利要求1中所述的方法，其中，提供钢丝的步骤包括提供限定了初始截面形状的钢丝，然后将所述钢丝成形为第二预定截面形状，所述第二预定截面形状与初始截面形状不同。
7.如权利要求6中所述的方法，其中，在将所述钢丝焊接到背衬条上之前将所述钢丝成形为第二预定截面形状。
8.如权利要求6中所述的方法，其中，所述钢丝的初始截面形状基本上为圆形，并且所述钢丝的第二预定截面形状为多切割面的。
9.如权利要求8中所述的方法，其中，从下面的组中选择所述钢丝的第二预定截面形状，该组包括(a)基本上矩形(b)基本上梯形；(c)基本上三角形；(d)基本上平行四边形；以及(d)基本上直线和三角形的组合。
10.如权利要求6中所述的方法，其中，将所述钢丝成形为第二预定截面形状的步骤包括下面步骤的至少一个(a)碾压该钢丝；(b)使钢丝通过十字形辊模头；以及(c)使该钢丝通过拉模。
11.如权利要求1中所述的方法，其中，所述钢丝的第二预定截面形状基本上与所述刀片的第二金属部分的第一预定截面形状相同。
12.如权利要求13中所述的方法，其中，所述钢丝的第二预定截面形状与所述第二金属部分的第一预定截面形状都是三角形。
13.如权利要求12中所述的方法，其中，所述钢丝的截面面积比所述刀片的第二金属部分的截面面积大。
14.如权利要求1中所述的方法，其中，所述钢丝基本上由高速工具钢组成。
15.如权利要求1中所述的方法，其中，在所述第二金属部分上形成至少一个切割面的步骤包括对所述第二金属部分进行粗磨、细磨和刀磨的至少一个。
16.如权利要求1中所述的方法，其中，热处理步骤包括硬化该复合条；对经硬化的复合条进行回火；以及对经硬化的复合条进行淬火。
17.如权利要求2中所述的方法，其中，分离步骤包括沿着剪切线彼此轴向间隔的冲切所述第一和第二金属部分的至少一个以因此从所述复合条形成多个实用刀片。
18.如权利要求19中所述的方法，其中，每个剪切线被定向为相对于所述第一金属部分的侧面边缘成锐角。
19.如权利要求17中所述的方法，进一步包括在轴向间隔位置对所述复合条进行划线以形成剪切线。
20.如权利要求17中所述的方法，进一步包括切割位于每个剪切线和所述第二金属部分的连接面的在所述复合条的耐磨钢边缘中的刻痕以因此利用刻痕从所述复合条上分离形成的邻近复合实用刀片的耐磨钢切割边缘；硬化所述复合条；并且然后仅仅沿着轴向间隔的剪切线冲切所述经硬化的复合条的第一金属部分以因此从所述复合条形成多个实用刀片。
21.如权利要求1中所述的方法，进一步包括将所述第一金属部分硬化为在大约38Rc至大约52Rc的范围内的表面硬度。
22.如权利要求1中所述的方法，进一步包括将所述第二金属部分硬化为在大约60Rc至大约75Rc的范围内的表面硬度。
23.如权利要求1中所述的方法，进一步包括将所述第一金属部分硬化为第一硬度，并且将所述第二金属部分硬化为比所述第一硬度大的第二硬度。
24.如权利要求1中所述的方法，进一步包括形成弹簧钢的所述第一金属部分以及高速钢和工具钢中的至少一个的所述第二金属部分。
25.如权利要求1中所述的方法，进一步包括利用TiN和AlTiN的至少一个来涂覆耐磨切割边缘的步骤。
26.如权利要求25中所述的方法，进一步包括利用AlTiN的内层以及TiN的外层来涂覆所述耐磨切割边缘的步骤。
27.如权利要求25中所述的方法，进一步包括在斜面上应用AlTiN涂覆的步骤，其中在所述涂层的内侧具有较低的铝浓度，在所述涂层的外侧具有较高的铝浓度。
28.如权利要求1中所述的方法，进一步包括至少对所述双金属条的切割边缘进行PVD涂覆的步骤。
29.如权利要求28中所述的方法，其中，所述涂覆步骤包括将所述双金属条卷绕成具有托片的卷材，其中该卷材位于所述双金属条的相邻圈之间。
30.如权利要求29中所述的方法，其中，所述托片限定了小于所述双金属条的宽度的宽度，并且利用所述双金属条来缠绕所述托片以使托片暴露出要在其上进行PVD涂覆的所述双金属条的预定部分，并且覆盖所述双金属条的相邻部分以阻止经覆盖的部分上的PVD涂覆的应用。
31.如权利要求30中所述的方法，其中，涂覆步骤包括将多个双金属条和托片卷材组件装配到PVD涂覆室中并且彼此成角度的轴向间隔开所述卷材组件。
32.如权利要求31中所述的方法，其中，涂覆步骤进一步包括在平面内定向所述卷材组件使其大约平行于由所述PVD涂覆室的多个对象限定的平面。
33.如权利要求31中所述的方法，进一步包括将多个卷材组件安装到旋转夹具上，并且在对其应用涂覆期间，相对于所述PVD涂覆室的多个对象旋转多个卷材组件。
34.一种用于从其上形成至少一个实用刀片的复合条，其中，所述刀片包括形成背衬的第一金属部分、形成切割边缘并且限定第一预定截面形状的第二金属部分、以及连接第一和第二金属部分的焊接区，其中所述复合条包括第一金属部分，其通过钢形成的细长的背衬条来限定，其中细长的背衬条限定了第一侧、第二侧以及在所述第一和第二侧之间延伸的相对边缘；第二金属部分，其具有基本上与所述刀片的第二金属部分的第一预定截面形状相应的第二预定截面形状，其中所述第二金属部分通过由耐磨钢形成的细长的钢丝限定，并且基本上具有所述第二预定截面形状；以及焊接区，其连接所述第一和第二金属部分。
35.如权利要求34中所述的复合条，其中，所述钢丝的第二预定截面形状和所述第二金属部分的第一预定截面形状基本上为梯形。
36.如权利要求34中所述的复合条，其中，所述钢丝的第二预定截面形状和所述第二金属部分的第一预定截面形状基本上为平行四边形。
37.如权利要求34中所述的复合条，其中，所述钢丝的第二预定截面形状和所述第二金属部分的第一预定截面形状为从下列组中选择的，所述组包括(a)基本上矩形(b)基本上梯形；(c)基本上三角形；(d)基本上平行四边形；以及(d)基本上直线和三角形的组合。
38.如权利要求34中所述的复合条，其中，所述钢丝的第二预定截面形状基本上与所述刀片的第二金属部分的第一预定截面形状相同。
39.如权利要求34中所述的复合条，其中，所述钢丝和第二金属部分基本上由高速钢和工具钢的至少一个组成。
40.如权利要求34中所述的复合条，进一步限定了彼此轴向间隔设置的多个划线，并且在它们之间限定了多个刀片部分。
41.如权利要求34中所述的复合条，进一步包括在所述复合条的第二金属部分中彼此轴向间隔设置的多个刻痕，其中所述多个刻痕的每一个形成在相应的划线与所述第二金属部分的接合处，以使至少一个刻痕便于将刀片从所述复合条上分离开，并且限定所述刀片的切割边缘的角的形状。
42.如权利要求34中所述的复合条，其进一步包括AlTiN涂层和TiN涂层的至少一个。
43.如权利要求42中所述的复合条，进一步包括内部AlTiN涂层和外部TiN涂层。
44.如权利要求43中所述的复合条，其中，所述涂层限定了沿着所述切割边缘的彼此相对侧延伸的条。
45.如权利要求44中所述的复合条，其中，每个条限定了在大约0.005英寸至大约0.25英寸范围内的宽度。
46.一种用于在其上形成至少一个实用刀片的复合条，其中，所述刀片包括形成背衬的第一金属部分、形成切割边缘并且限定第一预定截面形状的第二金属部分、以及连接第一和第二金属部分的焊接区，其中所述复合条包括第一装置，其用来形成限定第一表面硬度的细长的金属背衬；第二装置，其用来在焊接到所述第一装置之前形成基本上与所述刀片的第二金属部分的第一预定截面形状相应的第二预定截面形状，并且用来在焊接到所述第一装置上之后形成削尖的、细长的金属切割边缘，该金属切割边缘限定了比第一表面硬度大的第二表面硬度；以及焊接区，其连接所述第一装置和第二装置。
47.如权利要求46中所述的复合条，其中，所述第一装置为由钢形成的细长背衬条限定的第一金属部分。
48.如权利要求46中所述的复合条，其中，所述第二装置为由耐磨钢形成的细长钢丝，并且基本上具有所述第二预定截面形状。
49.如权利要求46中所述的复合条，其中，所述第二装置的第二预定截面形状和所述第二金属部分的第一预定截面形状从下面的组中选择，所述组包括(a)基本上矩形(b)基本上梯形；(c)基本上三角形；(d)基本上平行四边形；以及(d)基本上直线和三角形的组合。
50.如权利要求46中所述的复合条，其中，所述第二装置的第二预定截面形状基本上与所述刀片的第二金属部分的第一预定截面形状相同。
51.如权利要求48中所述的复合条，其中，所述钢丝和第二金属部分基本上由高速钢和工具钢的至少一个组成。
52.如权利要求46中所述的复合条，进一步包括AlTiN涂层和TiN涂层的至少一个。
53.如权利要求52中所述的复合条，进一步包括内部AlTiN涂层和外部TiN涂层。
全文摘要
一种复合实用刀片以及制造这种刀片的方法，该方法涉及将高速钢或者工具钢对接到合金钢背衬条的前边缘上。该钢丝限定了基本上与所述刀片的切割边缘的截面形状相应的预定截面形状。将该钢丝用电子束焊接到背衬条上以形成复合条，该复合条限定了由合金钢背衬条形成的第一金属部分、由高速钢丝或者工具钢丝形成的第二金属部分以及连接该第一和第二金属部分的焊接区。然后对复合条进行退火，对经过退火的复合条进行拉直以消除其上的任意弯曲。然后，硬化该退火的复合条以致所述第一金属部分限定第一表面硬度并且第二金属部分限定比所述第一表面硬度大的第二表面硬度。然后对经过硬化的条进行回火和淬火的循环，并且在第二金属表面上形成切割面以形成直的、工具钢切割边缘。然后对该复合条轴向间隔的进行划线以形成多个划线，并且所述的多个划线在它们之间限定了多个刀片部分。可以用AlTiN、TiN或者AlTiN的内部涂层和TiN的外部涂层对所述切割边缘进行涂覆。
文档编号B21K11/00GK1777492SQ200480010485
公开日2006年5月24日 申请日期2004年3月4日 优先权日2003年3月5日
发明者威廉·B·科布, 布赖恩·K·道格拉斯, 达雅南达·苏卡哈尔, 加里·F·斯科特 申请人:欧文工业用具公司