鈦合金激光熔覆高速食品切割刀頭的制作方法
【技術(shù)領域】
[0001]本實用新型涉及激光熔覆技術(shù)和刀具制造技術(shù)，特別是涉及鈦合金激光熔覆高速食品切割刀頭。
【背景技術(shù)】
[0002]鈦合金是以鈦為基礎加入其它元素而組成的合金，具有質(zhì)量輕、比強度高、耐腐蝕性好等優(yōu)點。
[0003]鈦合金的密度一般在4.51g/立方厘米左右，僅為鋼的60%，因此鈦合金相對于鋼鐵來說具有密度低、質(zhì)量輕的優(yōu)勢，可以降低運動零件的慣性質(zhì)量，而鈦合金的比強度高，可以用較小的截面來滿足強度要求，這可以縮小零件的尺寸，從而減輕相關(guān)零件的負載應力，在工業(yè)中有著廣泛的應用前景。
[0004]但是，鈦合金也具有成形性不好及焊接性能差等缺陷，限制了其應用范圍。因此，如何克服鈦合金的缺點，使其能在工業(yè)中廣泛應用，是有待解決的技術(shù)問題。
【實用新型內(nèi)容】
[0005]本實用新型的目的是要提供一種鈦合金激光熔覆高速食品切割刀頭，使得鈦合金與工具鋼能夠間接結(jié)合，解決了鈦合金與鐵相元素無法進行冶金結(jié)合，會產(chǎn)生非金屬結(jié)構(gòu)導致結(jié)合脆弱的技術(shù)障礙。
[0006]為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型還提供一種鈦合金激光熔覆高速食品切割刀頭，包括:
[0007]欽合金基底；
[0008]鎳合金層，形成在所述鈦合金基底上；
[0009]由高硬度工具鋼形成的刀刃層，通過激光熔覆在所述鎳合金層上。
[0010]優(yōu)選的，上述的切割刀頭中，所述鈦合金基底和所述鎳合金層構(gòu)成圓盤形，所述刀刃層位于所述圓盤形的外周緣，所述刀刃層上形成刀刃。
[0011]優(yōu)選的，上述的切割刀頭中，所述圓盤形的中心具有中心通孔，所述中心通孔的半徑為所述圓盤形半徑的1/5至1/4。
[0012]優(yōu)選的，上述的切割刀頭中，所述圓盤形的外側(cè)面具有環(huán)形凹槽，所述環(huán)形凹槽的外周緣具有弧形過度圓角。
[0013]優(yōu)選的，上述的切割刀頭中，所述環(huán)形凹槽的底部具有對稱分布的兩個通孔。
[0014]優(yōu)選的，上述的切割刀頭中，所述刀刃向所述圓盤形的內(nèi)側(cè)面傾斜，所述刀刃與豎直方向的夾角為8度至28度。
[0015]優(yōu)選的，上述的切割刀頭中，在所述圓盤形上繞所述中心通孔設置有多個安裝孔。
[0016]本實用新型實施例具有以下技術(shù)效果:
[0017]1)本實用新型實施例中，運用激光技術(shù)進行了多層熔覆，先利用鎳合金與鈦合金先熔覆結(jié)合，然后再在鎳合金上熔覆工具鋼，從而使得鈦合金與工具鋼能夠間接結(jié)合，解決了鈦合金與鐵相元素無法進行冶金結(jié)合，會產(chǎn)生非金屬結(jié)構(gòu)導致結(jié)合脆弱的技術(shù)障礙。
[0018]2)本實用新型實施例中，刀具主體采用鈦合金，它可以降低刀具重量達50%。
[0019]3)本實用新型實施例中，中心通孔的半徑為圓盤形半徑的1/5至1/4，采用這種形狀設計，能夠在保障刀具強度的基礎上有效減小刀具的重量。并且，進一步采用環(huán)形凹槽這種對稱分布結(jié)構(gòu)在盡量保障強度的條件下減小刀具的重量。
[0020]4)本實用新型實施例中，刀刃向所述圓盤形的內(nèi)側(cè)面傾斜，所述刀刃與豎直方向的夾角為8度至28度。采用此種角度，不但有利于刀刃凸出，而且彎曲角度不大，可以維系連接處的強度。
[0021]根據(jù)下文結(jié)合附圖對本實用新型具體實施例的詳細描述，本領域技術(shù)人員將會更加明了本實用新型的上述以及其他目的、優(yōu)點和特征。
【附圖說明】
[0022]后文將參照附圖以示例性而非限制性的方式詳細描述本實用新型的一些具體實施例。附圖中相同的附圖標記標示了相同或類似的部件或部分。本領域技術(shù)人員應該理解，這些附圖未必是按比例繪制的。附圖中:
[0023]圖1是本實用新型方法實施例的步驟流程圖；
[0024]圖2是本實用新型高速食品切割刀頭的主視圖；
[0025]圖3是圖2中AA方向的剖視圖；
[0026]圖4是本實用新型激光熔覆的示意圖。
【具體實施方式】
[0027]圖1是本實用新型一個方法實施例的步驟流程圖，如圖1所示，本實用新型實施例提供一種鈦合金激光熔覆高速食品切割刀頭的制造方法，包括:
[0028]步驟101，對鈦合金基底進行激光軟化；
[0029]步驟102，噴射高速鎳合金粉末嵌入軟化后的所述鈦合金基底，在所述鈦合金基底上形成鎳合金層；
[0030]步驟103，在所述鎳合金層上激光恪覆高硬度工具鋼，形成刀刃層。
[0031]可見，本實用新型實施例中，運用激光技術(shù)進行了多層熔覆，先利用鎳合金與鈦合金先熔覆結(jié)合，然后再在鎳合金上熔覆工具鋼，從而使得鈦合金與工具鋼能夠間接結(jié)合，解決了鈦合金與鐵相元素無法進行冶金結(jié)合，會產(chǎn)生非金屬結(jié)構(gòu)導致結(jié)合脆弱的技術(shù)障礙。
[0032]在步驟103之后，還包括:對所述刀刃層進行修整打磨，形成刀刃。此步驟可通過機床加工完成。
[0033]其中，所述鈦合金基底和所述鎳合金層構(gòu)成圓盤形，所述刀刃層位于所述圓盤形的外周緣。
[0034]圖2是本實用新型高速食品切割刀頭的主視圖，圖3是圖2中AA方向的剖視圖，如圖2圖3所示，本實用新型實施例還提供了一種采用以上制造方法制造的鈦合金激光熔覆高速食品切割刀頭，包括:
[0035]鈦合金基底21 ；
[0036]鎳合金層(圖中未標示)，形成在所述鈦合金基底上；
[0037]由高硬度工具鋼形成的刀刃層22，通過激光熔覆在所述鎳合金層上。
[0038]如圖2所示，所述鈦合金基底21和所述鎳合金層構(gòu)成圓盤形，所述刀刃層22位于所述圓盤形的外周緣，所述刀刃層上形成刀刃。
[0039]所述圓盤形的中心具有中心通孔211，所述中心通孔的半徑為所述圓盤形半徑的1/5至1/4。采用這種形狀設計，能夠在保障強度的基礎上有效減小刀具的重量。
[0040]參考圖3所示，圓盤形內(nèi)凹的一側(cè)(圖中右側(cè))為內(nèi)側(cè)面，外凸的一側(cè)(圖中左偵D為外側(cè)面，參考圖2圖3，所述圓盤形的外側(cè)面具有環(huán)形凹槽212，所述環(huán)形凹槽的外周緣具有弧形過度圓角。采用環(huán)形凹槽進一步減小了刀具的重量，環(huán)形凹槽的外周采用弧形過度，可以減小應力集中。
[0041]所述環(huán)形凹槽的底部具有對稱分布的兩個通孔213。
[0042]參考圖3所示，所述刀刃向所述圓盤形的內(nèi)側(cè)面傾斜，所述刀刃與豎直方向的夾角為8度至28度。采用此種角度，不但有利于刀刃凸出，而且傾斜、彎曲角度不大可以維系連接處的強度。
[0043]在所述圓盤形上繞所述中心通孔設置有多個安裝孔214。
[0044]其中，高硬度工具鋼，一般指硬度在HRC60以上的工具鋼，例如高碳工具鋼:T7A、T8A、T10A。本實用新型實施例中，高硬度工具鋼可以選用H13或鈷鉻鎢硬質(zhì)合金。本實用新型實施例中的鈦合金例如Ti64，鎳合金例如鉻鎳鐵合金或鎳鐵合金。
[0045]可見，本實用新型實施例借助先進制造技術(shù)設計制造一款高速切割刀頭，此刀頭可以用來切割高附加值食品肉類。在新設計中優(yōu)化了刀具設計，并采用輕質(zhì)材料一一鈦合金，它可以降低刀具重量達50%。同時刀具刀刃壽命也會提高。此新刀具可以減少食品浪費，并適用于多種肉類食品。
[0046]在本實用新型實施例中，刀刃部分采用激光熔覆技術(shù)來熔覆高硬度材料來增強刀刃硬度，以便延長刀具壽命。鈦合金是一種輕質(zhì)量高韌性材料，但是其硬度不足以達到刀具要求。高硬度工具鋼會通過激光熔覆在刀具基層表面，構(gòu)造一個刀刃，熔覆后的表面會利用機床修整打磨，最后形成鋒利的刀刃。鈦合金焊接熔覆性能較差，直接激光熔覆無法完成這個任務，因為會有明顯的裂紋和孔洞在熔覆層內(nèi)。而且鈦合金與鐵相元素無法進行冶金結(jié)合，它們會產(chǎn)生非金屬結(jié)構(gòu)導致結(jié)合脆弱。
[0047]圖4是本實用新型激光熔覆的示意圖。如圖4所示，在本實用新型實施例中運用創(chuàng)新激光技術(shù)進行多層熔覆，利用另一種金屬粉末(鎳合金)與鈦合金先熔覆結(jié)合，然后再在另一種金屬上熔覆工具鋼，達到所需要的硬度和厚度。在首次熔覆時會運用激光軟化噴射技術(shù)，先行用激光軟化鈦合金材料，然后噴射高速鎳合金粉末嵌入鈦合金基底。然后利用較好的鎳基鐵基焊接性來進行二次熔覆。
[0048]由上可知，本實用新型具有以下優(yōu)勢:
[0049]1)本實用新型實施例中，運用激光技術(shù)進行了多層熔覆，先利用鎳合金與鈦合金先熔覆結(jié)合，然后再在鎳合金上熔覆工具鋼，從而使得鈦合金與工具鋼能夠間接結(jié)合，解決了鈦合金與鐵相元素無法進行冶金結(jié)合，會產(chǎn)生非金屬結(jié)構(gòu)導致結(jié)合脆弱的技術(shù)障礙。
[0050]2)本實用新型實施例中，刀具主體采用鈦合金，它可以降低刀具重量達50%。
[0051]3)本實用新型實施例中，中心通孔的半徑為圓盤形半徑的1/5至1/4，采用這種形狀設計，能夠在保障刀具強度的基礎上有效減小刀具的重量。并且，進一步采用環(huán)形凹槽這種對稱分布結(jié)構(gòu)在盡量保障強度的條件下減小刀具的重量。
[0052]4)本實用新型實施例中，刀刃向所述圓盤形的內(nèi)側(cè)面傾斜，所述刀刃與豎直方向的夾角為8度至28度。采用此種角度，不但有利于刀刃凸出，而且彎曲角度不大，可以維系連接處的強度。
[0053]至此，本領域技術(shù)人員應認識到，雖然本文已詳盡示出和描述了本實用新型的多個示例性實施例，但是，在不脫離本實用新型精神和范圍的情況下，仍可根據(jù)本實用新型公開的內(nèi)容直接確定或推導出符合本實用新型原理的許多其他變型或修改。因此，本實用新型的范圍應被理解和認定為覆蓋了所有這些其他變型或修改。
【主權(quán)項】
1.一種鈦合金激光熔覆高速食品切割刀頭，其特征在于，包括: 鈦合金基底； 鎳合金層，形成在所述鈦合金基底上； 由高硬度工具鋼形成的刀刃層，通過激光熔覆在所述鎳合金層上。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鈦合金激光熔覆高速食品切割刀頭，其特征在于， 所述鈦合金基底和所述鎳合金層構(gòu)成圓盤形，所述刀刃層位于所述圓盤形的外周緣，所述刀刃層上形成刀刃。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鈦合金激光熔覆高速食品切割刀頭，其特征在于，所述圓盤形的中心具有中心通孔，所述中心通孔的半徑為所述圓盤形半徑的1/5至1/4。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的鈦合金激光熔覆高速食品切割刀頭，其特征在于，所述圓盤形的外側(cè)面具有環(huán)形凹槽，所述環(huán)形凹槽的外周緣具有弧形過度圓角。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的鈦合金激光熔覆高速食品切割刀頭，其特征在于，所述環(huán)形凹槽的底部具有對稱分布的兩個通孔。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的鈦合金激光熔覆高速食品切割刀頭，其特征在于，所述刀刃向所述圓盤形的內(nèi)側(cè)面傾斜，所述刀刃與豎直方向的夾角為8度至28度。7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的鈦合金激光熔覆高速食品切割刀頭，其特征在于，在所述圓盤形上繞所述中心通孔設置有多個安裝孔。
【專利摘要】本實用新型提供了一種鈦合金激光熔覆高速食品切割刀頭，使得鈦合金與工具鋼能夠間接結(jié)合，解決了鈦合金與鐵相元素無法進行冶金結(jié)合，會產(chǎn)生非金屬結(jié)構(gòu)導致結(jié)合脆弱的技術(shù)障礙。鈦合金激光熔覆高速食品切割刀頭，包括：鈦合金基底；鎳合金層，形成在所述鈦合金基底上；由高硬度工具鋼形成的刀刃層，通過激光熔覆在所述鎳合金層上。
【IPC分類】B26D1/00, B23K26/342, C23C24/10
【公開號】CN204954895
【申請?zhí)枴緾N201520757884
【發(fā)明人】趙兵兵, 段虎明, 孫俊峰, 趙慧峰
【申請人】山西玉華再制造科技有限公司, 上海臨仕激光科技有限公司, 中制高科技術(shù)股份有限公司
【公開日】2016年1月13日
【申請日】2015年9月29日