專利名稱：剪切熱鋼坯用復(fù)合剪刃及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種剪切熱鋼坯用的刀具及其制造方法，尤其是指具有多層復(fù)合結(jié)構(gòu)刃口的鋼坯熱剪機(jī)剪刃及其制造方法。
鋼坯熱剪機(jī)工作時(shí)，剪切鋼坯的溫度高于650℃，有時(shí)甚至達(dá)到1100℃～1250℃。熱剪刃刃口溫度最高可達(dá)700℃以上，刃口還在空氣中或水冷條件下較快地冷卻。因此，要求熱剪刃刃口材料有較高的耐高溫磨損、抗高溫沖擊及耐冷熱疲勞性能。目前普遍使用的熱剪刃為整體合金鋼剪刃，剪刃的材質(zhì)有5CrW2Si，6CrW2Si，5CrNiMo，5CrMnMo，3Cr2W8V，H13等。整體合金鋼剪刃的主要缺點(diǎn)是剪刃刃口的熱強(qiáng)性往往不能滿足使用要求，耐高溫磨損性能較差，使用壽命低，而且制造成本也較高。
″小方坯連鑄機(jī)熱剪刃的補(bǔ)焊方法″的發(fā)明專利，ZL91110471.2，申請日為91年10月29日，提出了一種對舊剪刃進(jìn)行補(bǔ)焊修復(fù)的方法，其方法是用鈷基合金焊條直接在剪刃基體上補(bǔ)焊磨損的刃口，在剪刃刃口上形成堆焊工作層，但用這種方法修復(fù)的剪刃，其基體材質(zhì)僅限于5CrW2Si等可焊性較好的鋼種；對焊接工藝要求嚴(yán)格；堆焊層焊后易產(chǎn)生裂紋，堆焊層合金元素的稀釋率大，未能充分發(fā)揮堆焊層貴重合金元素的作用，且剪刃在使用過程中易出現(xiàn)刃口崩口，甚至部分堆焊層剝落現(xiàn)象。若用舊的剪刃基體上有深不可去除的熱疲勞裂紋，則不宜修復(fù)，否則剪刃使用中易出現(xiàn)基體折斷，堆焊層剝落現(xiàn)象，從而舊剪刃的可修復(fù)次數(shù)較少。
基于上述認(rèn)識，本發(fā)明的目的是提供一種耐高溫磨損、抗沖擊性能強(qiáng)、耐冷熱疲勞性能好的鋼坯熱剪機(jī)剪刃以及這種剪刃的加工制造方法。
本發(fā)明所提供的剪切熱鋼坯用復(fù)合剪刃，由剪刃基體和刃口組成。其中，刃口為含有中間過渡層和堆焊工作層的復(fù)合結(jié)構(gòu)，中間過渡層直接覆蓋整個(gè)基體上，堆焊工作層完全覆蓋中間過渡層，而構(gòu)成剪刃刃面。
為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明所提供的剪切熱鋼坯用復(fù)合剪刃的加工制造方法是(1)首先用35、45、40Cr，5CrW2Si，5CrNiMo，5CrMnMo，3Cr2W8V，H13等碳鋼或合金鋼材料制成剪刃基體，在基體的刃口部位加工出一條焊槽，焊槽的截面形狀可為矩形、階梯形、三角形或扇形。焊槽的尖角處應(yīng)圓滑過渡，截面兩直角邊邊長為1～55mm。接著將基體進(jìn)行調(diào)質(zhì)熱處理。
或者，也可用用舊的剪刃作基體，用磨削、或氣割、氣刨+磨削的方法加工出一條如上所述焊槽，加工焊槽時(shí)應(yīng)將刃口部位基體上的熱疲勞裂紋清理干凈，對于難以清除的裂紋可用碳錳鋼焊條進(jìn)行補(bǔ)焊，如果裂紋情況嚴(yán)重或焊槽開得過大，還可用碳錳鋼焊條在基體的焊槽部位上焊接一層或數(shù)層打底層。焊接舊剪刃基體裂紋的碳錳鋼焊條焊縫化學(xué)成份為(重量％)≤0.15C，≤2.0Mn，≤1.0Si。
(2)其次，在剪刃基體焊槽部位上焊接一層中間過渡層，中間過渡層必須將焊槽部位完全覆蓋，且厚薄均勻，中間過渡層的厚度為0.5mm～10mm，焊縫金屬屬奧氏體基體鋼。
(3)最后，將焊好中間過渡層的基體預(yù)熱至250℃～650℃(預(yù)熱溫度視基體材質(zhì)及尺寸而定)，用氧-乙炔火焰氣焊、氬弧堆焊、手工電弧堆焊、氧-乙炔火焰噴焊或等離子噴焊方法堆焊刃口的工作層。焊縫金屬屬Co-Cr-W或Co-Cr基合金。堆焊層注意留下1～2mm的加工余量，焊后將剪刃放入預(yù)熱爐中或保溫材料中緩冷，或者也可入爐中加熱至650℃左右保溫1-2小時(shí)后隨爐冷卻。
焊接過渡層用焊條的焊縫化學(xué)成份為(重量％)≤0.6C，0.40～5.0Mn，≤1.0Si，15.0～25.0Cr，5.0～20.0Ni，≤3.0W，≤3.0Mo，≤1.0V，≤0.5Nb，焊縫金屬屬奧氏體基體鋼。
堆焊工作層焊縫的化學(xué)成份為(重量％)0.20～1.80C，18.0～32.0Cr，0.0～10.0W，≤5Fe，≤3Si，≤2Mn，≤3Ni，Co基。焊縫金屬屬Co-Cr-W或Co-Cr基合金。
本發(fā)明剪切熱鋼坯用的復(fù)合剪刃，可剪切連鑄坯、軋制坯等熱鋼坯，能進(jìn)一步提高熱剪刃的使用壽命，且質(zhì)量穩(wěn)定。將本發(fā)明方法用于舊剪刃的修復(fù)，可以使剪刃反復(fù)使用，降低生產(chǎn)成本。
附

圖1是本發(fā)明剪刃的示意圖。
附圖2是本發(fā)明剪刃的截面示意圖。
附圖3是本發(fā)明剪刃的焊槽截面示意圖之一。
附圖4是本發(fā)明剪刃的焊槽截面示意圖之二。
附圖5是本發(fā)明剪刃的焊槽截面示意圖之三。
附圖6是本發(fā)明剪刃的焊槽截面示意圖之四。
實(shí)施例一在250噸，剪切123mm×123mm軋制方鋼坯的熱剪機(jī)上，原使用5CrW2Si鋼整體剪刃，一片剪刃可使用2～4個(gè)刃口，由于使用后的基體塌陷，變形嚴(yán)重，故一般只使用2個(gè)刃口。
用45鋼制成剪刃的基體1，在一刃口上開出截面形狀如附圖3所示，截面尺寸為30mm(寬)×40mm(高)的一條焊槽3。接著進(jìn)行調(diào)質(zhì)熱處理。然后用手工電弧焊的方法在剪刃基體焊槽部位上焊接一層厚薄均勻、厚度為6mm左右的中間過渡層21，中間過渡層21焊縫的化學(xué)成份為(重量％)0.58C，4.23Mn，0.60Si，20.3Cr，11.0Ni，2.83W，2.74Mo，0.8V，0.1Nb。最后，將焊好中間過渡層21的基體預(yù)熱至380～400℃，用氬弧堆焊法堆焊刃口工作層22，焊后將剪刃放入預(yù)熱爐中隨爐緩冷至室溫。工作層22焊縫化學(xué)成份為(重量％)1.6C，0.58Mn，1.0Si，30.0Cr，8.8W，0.5Fe，Co余量。如此可得到刃口2含有中間過渡層21和工作層22的復(fù)合剪刃。
如上述45鋼制成的剪刃基體1，也可采用用舊的剪刃來制作。若是，則先用碳弧氣刨開出如上述焊槽3，并用手持砂輪磨去待焊部位的氧化、增碳層，露出金屬光澤，如果焊槽3上有裂紋，則用碳錳鋼焊條焊補(bǔ)，碳錳鋼焊條焊縫化學(xué)成份為(重量％)0.12C，1.6Mn，0.60Si。接著用同上述的工藝焊接中間過渡層21和刃口工作層22。
通過使用對比，一付用45碳鋼為基體的復(fù)合剪刃，可以當(dāng)作原5～10付5CrW2Si鋼整體剪刃使用。
實(shí)施之二剪切180mm×180mm連鑄坯的3CrW8V鋼整體剪刃在正常工作條件下每個(gè)刃口只能使用半個(gè)月，切斷鋼坯次數(shù)約3000～4000次，一塊剪刃一般使用二個(gè)刃口，可使用一個(gè)月，切斷鋼坯次數(shù)約6000～8000次。
用6CrW2Si為基體1，或用舊的剪刃作基體1，按基本同實(shí)施例1的方法制造出刃口含中間過渡層21和堆焊工作層22的復(fù)合剪刃。該復(fù)合剪刃(使用一個(gè)刃口)可使用3～4個(gè)月，切斷鋼坯次數(shù)達(dá)28000余次，其使用壽命是原整體剪刃的7倍以上。
權(quán)利要求
1.一種剪切熱鋼坯用的復(fù)合剪刃，由基體和刃口組成，其特征在于刃口由奧氏體鋼焊接的中間過渡層和Co-Cr-W或Co-Cr基合金堆焊的工作層構(gòu)成。
2.一種制造如權(quán)利要求1所述的剪切熱鋼坯用的復(fù)合剪刃的方法，其步驟是(1).首先用35、45、40Cr，5CrW2Si，5CrNiMo，5CrMnMo，3Cr2W8V，H13等碳鋼或合金鋼材料制成剪刃基體，在基體的刃口部位加工出一條焊槽，焊槽的截面形狀可為矩形、階梯形、三角形或扇形，焊槽的尖角處應(yīng)圓滑過渡，截面兩直角邊邊長為1～55mm；接著將基體進(jìn)行調(diào)質(zhì)熱處理；(2).其次，在剪刃基體焊槽部位上焊接一層中間過渡層，中間過渡層必須將焊槽部位完全覆蓋，且厚薄均勻，中間過渡層的厚度為0.5mm～10mm；(3).最后，將焊好中間過渡層的基體預(yù)熱至250℃～650℃(預(yù)熱溫度視基體材質(zhì)及尺寸而定)，用氧-乙炔火焰氣焊、氬弧堆焊、手工電弧堆焊、氧-乙炔火焰噴焊或等離子噴焊方法堆焊刃口的工作層，堆焊層注意留下1～2mm的加工余量，焊后將剪刃放入預(yù)熱爐中或保溫材料中緩冷，或者也可入爐中加熱至650℃左右保溫1-2小對后隨爐冷卻。
3.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制造剪切熱鋼坯用的復(fù)合剪刃的方法，其特征在于剪刃基體也可用用舊的剪刃制作，用磨削或氣割、氣刨+磨削的方法加工出一條焊槽，加工焊槽時(shí)應(yīng)將刃部位基體上的熱疲勞裂紋清理干凈，對于難以清除的裂紋可用碳錳鋼焊條進(jìn)行補(bǔ)焊，如果裂紋情況嚴(yán)重或焊槽開得過大，還可用碳錳鋼焊條在基體的焊槽部位上焊接一層或數(shù)層打底層，焊接舊剪刃基體裂紋的碳錳鋼焊條焊縫化學(xué)成份為(重量％)≤0.15C，≤2.0Mn，≤1.0Si。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的剪切熱鋼坯用的復(fù)合剪刃，其特征在于焊接中間過渡層用焊條的焊縫化學(xué)成份為(重量％)≤0.6C，0.40～5.0Mn，≤1.0Si，15.0～25.0Cr，5.0～20.0Ni，≤3.0W，≤3.0Mo，≤1.0V，≤0.5Nb，焊縫金屬屬奧氏體基體鋼。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的剪切熱鋼坯用的復(fù)合剪刃，其特征在于焊接工作層焊縫的化學(xué)成份為(重量％)0.20～1.80C，18.0～32.0Cr，0.0～10.0W，≤5Fe，≤3Si，≤2Mn，≤3Ni，Co基，焊縫金屬屬Co-Cr-W或Co-Cr基合金。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種剪切熱鋼坯用的復(fù)合剪刃及制造方法，它可剪切連鑄坯、軋制坯等熱鋼坯。它主要是在碳鋼、合金鋼材料的基體或者用舊剪刃的基體上焊接奧氏體基鋼中間過渡層，隨之在中間過渡層上堆焊Co-Cr-W或Co-Cr基合金工作層，從而得到具有中過渡層和堆焊工作層復(fù)合結(jié)構(gòu)的熱剪刃，該復(fù)合剪刃使用壽命是原整體剪刃的5倍以上。
文檔編號B23K35/30GK1136485SQ9511281
公開日1996年11月27日 申請日期1995年12月22日 優(yōu)先權(quán)日1995年12月22日
發(fā)明者完衛(wèi)國 申請人:完衛(wèi)國