一种堆焊复合剪刃及其制造方法与流程

本发明涉及复合剪刃，尤其涉及一种堆焊复合剪刃及其制造方法。

背景技术：

1、随着市场对产品质量要求的日益提升以及钢铁产业的不断发展，促使钢铁轧制技术不断更新升级，对剪刃性能的要求也越来越高，尤其是应用在冷轧线的剪刃，不仅需要良好的综合性能来应对各种强度钢，更需要抗疲劳性能来保证连续生产过程中剪切尺寸精度，这就对剪刃的性能有了更高的要求，从而使剪刃材质成分中的强化合金元素，如ni，mo，w，v等的含量不断增高。但是当合金含量逐渐提高后，材料脆性倾向增大，容易产生崩刃等问题，另外合金成分的增加将显著提升剪刃的制造成本，并消耗大量的贵重金属，不满足当今社会对绿色制造的需求。经检索，中国专利cn1136485a公开了一种剪切热钢坯用复合剪刃及其制造方法，其刃口是由奥氏体钢焊接的中间过渡层和co-cr-w或co-cr基合金堆焊的工作层构成的剪切热钢坯的复合剪刃，以期达到提高热剪刃寿命，且可修复反复使用。然而奥氏体钢作为过渡层，力学性能远低于co-cr-w或co-cr基合金，且成分差异较大，影响焊缝质量的同时，对剪刃服役过程中能否长久承受冲击也是一大隐患，使得虽然刃口co-cr-w或co-cr基合金可以达到防止崩刃等发生，但是性能较低的过渡层将成为整个产品断裂的失效风险点。发明专利申请cn112605621a公开了一种复合剪刃的制造方法，其先制作高合金锻坯和碳钢锻坯，再锻造复合两种材料，先将高合金锻坯和碳钢锻坯焊接在一起，然后采用高温锻造的方式，加热到1160℃～1230℃锻造，在大压机的压力下使两种材料复合在一起，虽然这种方法可以达到消除材料的脆性，增加剪刃的韧性，但是高合金钢和碳钢复合锻压后只能在同一个热处理工艺下进行调质，由于两种材料差别过大，无法使用一种热处理工艺既满足高合金钢的耐磨性，又满足碳钢的一定韧性和强度，所以无法同时充分发挥出两者的性能特点，故也难以达到理想的使用效果。

技术实现思路

1、针对背景技术中存在的问题，本发明提供了一种堆焊复合剪刃及其制造方法，通过堆焊复合的方式，使得制造出的剪刃抗疲劳性能好，不易崩刃，能够显著延长剪尺使用寿命，同时减少贵金属使用量，节约成本，绿色环保。

2、本发明解决技术问题的技术方案具体如下：

3、本发明一种堆焊复合剪刃的制造方法，步骤如下：

4、s1、制作剪刃基体部分；

5、通过粗加工制作碳素结构钢或低合金钢或球墨铸铁剪刃毛坯；

6、s2、热处理基体部分；

7、通过热处理提升基体部分的组织、机械性能，便于焊接及机械加工；

8、s3、制作剪刃刃口堆焊凹槽；

9、通过线切割割出刃口圆弧面，再铣出刃口堆焊凹槽；

10、s4、堆焊刃口部分；

11、将通过含有纳米稀土氧化物颗粒的中碳合金钢实芯焊丝堆焊到刃口堆焊凹槽，再进行焊后热处理；

12、s5、精加工；

13、通过磨、铣、车将堆焊后的剪刃加工至成品尺寸；

14、s6、检测；

15、对成品复合剪刃进行硬度和金相组织检测。

16、进一步地，所述s1中基体部分材料选用碳素结构钢45#、低合金钢42crmo和球墨铸铁qt400-15中的一种。

17、进一步地，所述s2中的热处理工艺为退火、正火、淬火、调质或回火的一种或几种组合。

18、进一步地，所述s3中刃口堆焊凹槽至少为15mm×15mm的槽口。

19、进一步地，所述s4中，选用的含有纳米稀土氧化物颗粒的中碳合金钢实芯焊丝为经过纳米氧化物ceo2、tio2、la2o3中的一种或两种纳米稀土氧化物强化过性能的焊丝；所述s4中，刃口堆焊凹槽处堆焊含有纳米稀土氧化物颗粒的中碳合金钢实芯焊丝时，堆焊方式包括熔化极气体保护焊、钨极氩弧焊。

20、进一步地，所述s4中焊后热处理时，将堆焊后的剪刃装炉，炉温确保在200℃及以上，然后以≤200℃/小时的速度均匀加热至560±10℃，保温4小时，然后以≤50℃/小时的速度冷却至≤100℃出炉。

21、进一步地，所述s1中，基体部分选用低合金结构钢42crmo时，其组分和重量百分含量为：c：0.38-0.45％，si：0.17-0.37％，mn：0.50-0.80％，cr：0.90-1.20％，mo：0.15-0.25％，s：≤0.035％，p≤0.035％，其余为fe；所述s2中，基体部分制作完成后，将基体部分放入燃气炉中缓慢加热至750-800℃，并保温2小时，使其充分均匀加热，随后加热至淬火温度800-860℃后放入水池进行淬火处理，淬火冷却至200℃以下，重新放入炉中加热至500-650℃，并保温2小时后，冷却至室温，使得经处理后的42crmo基体硬度达到hb280-320；所述s4中，堆焊刃口时，使用预热炉对剪刃主体进行预热，预热温度为250-300℃，并在堆焊过程中保温，将含有纳米稀土氧化物颗粒的中碳合金钢实芯焊丝通过熔化极气体保护焊的方式堆焊到刃口堆焊凹槽中，电源极性采用直流反接方式，堆焊电流为230-250a，电弧电压为25-27v，焊接速度为450-550mm/min，气体流量20-25l/min，堆焊高度需留出3mm的加工余量，再进行焊后热处理以消除焊接残余应力，去除接头中扩散氢，同时改善接头的组织和性能，堆焊后刃口成分为：c：0.38-0.52％，si：0.80-1.20％，mn：0.20-0.50％，cr：4.75-5.50％，mo：1.10-1.75％，v：0.80-1.20％，s≤0.03，p≤0.03，其余为fe。

22、进一步地，所述s1中，基体部分选用碳素结构钢45#，其组分和重量百分含量为：c：0.42-0.50％，si：0.17-0.37％，mn：0.50-0.80％，cr：≤0.25％，ni：≤0.25％，s：≤0.035％，p≤0.035％，其余为fe；所述s2中，基体部分制作完成后，将基体部分放入燃气炉中缓慢加热至700-750℃，并保温2小时，使其充分均匀加热，随后加热至淬火温度750-800℃后放入水池进行淬火处理，淬火冷却至200℃以下，重新放入炉中加热至400-550℃，并保温2小时后，冷却至室温，使得经处理后的42#钢基体硬度为hb280-320；所述s4中，堆焊刃口时，使用预热炉对剪刃主体进行预热，预热温度为200-250℃，并在堆焊过程中保温；将含有纳米稀土氧化物颗粒的中碳合金钢实芯焊丝通过熔化极气体保护焊方式堆焊到刃口堆焊凹槽中，电源极性采用直流反接方式，堆焊电流为230-250a，电弧电压为25-27v，焊接速度为450-550mm/min，气体流量20-25l/min，堆焊高度需留出3mm的加工余量，再进行焊后热处理以消除焊接残余应力，去除接头中扩散氢，同时改善接头的组织和性能，堆焊后刃口成分为：c：0.38-0.52％，si：0.80-1.20％，mn：0.20-0.50％，cr：4.75-5.50％，mo：1.10-1.75％，v：0.80-1.20％，s≤0.03，p≤0.03，其余为fe。

23、进一步地，所述s1中，基体部分选用球墨铸铁qt400-15，其组分和重量百分含量为：c：3.40-3.90％，si：2.20-2.80％，mn：0.20-0.60％，s：≤0.03％，p≤0.035％，其余为fe；所述s2中，基体部分制作完成后，将基体部分放入燃气炉中缓慢加热至900-950℃，并保温2-5小时，使其充分均匀加热，随后炉冷至600℃，进行出炉空冷，使得经处理后的球墨铸铁qt400-15基体硬度为hb150-180；所述s4中，堆焊刃口时，使用预热炉对剪刃主体进行预热，预热温度为450-500℃，并在堆焊过程中保温；提前准备好经过纳米氧化物颗粒强化过性能的中碳合金钢实芯焊丝，第一层不填丝自熔基体坡口，参数电流为210-230a，电弧电压为9-10v，焊接速度为180-200mm/min，气体流量15-20l/min，填充层将含有纳米稀土氧化物颗粒的中碳合金钢实芯焊丝通过钨极气体保护焊方式堆焊到刃口堆焊凹槽中，参数电流为220-240a，电弧电压为10-11v，送丝速度300-350mm/min，焊接速度为170-190mm/min，气体流量15-20l/min，盖面层参数电流为230-250a，电弧电压为11-12v，送丝速度900-1000mm/min，焊接速度为180-200mm/min，气体流量15-20l/min，堆焊高度需留出3mm的加工余量，再进行焊后热处理以消除焊接残余应力，去除接头中扩散氢，同时也可以改善接头的组织和性能，堆焊后刃口成分为：c：0.38-0.52％，si：0.80-1.20％，mn：0.20-0.50％，cr：4.75-5.50％，mo：1.10-1.75％，v：0.80-1.20％，s≤0.03，p≤0.03，其余为fe。

24、本发明一种由上述技术方案所述堆焊复合剪刃的制造方法制作的复合剪刃。

25、相对于现有技术，本发明所述一种堆焊复合剪刃及其制造方法的有益效果为：本发明采用堆焊复合技术使剪刃刃口为增强热作模具钢，基体为碳钢、低合金结构钢或球墨铸铁等，形成“外刚内柔”的复合结构，此复合结构极大的提升了剪刃使用过程中的抗疲劳性能，解决了困扰单一模具钢剪刃崩刃的问题，同时在提升剪刃寿命的同时，也减少了贵金属的使用，有效降低了制造成本。