阅读说明：本技术 旋耕刀及其制备方法与应用 (Rotary blade and the preparation method and application thereof ) 是由 龙伟民 钟素娟 路全彬 黄俊兰 孙华为 纠永涛 程亚芳 董显 于 2019-09-02 设计创作，主要内容包括：本发明涉及旋耕刀及其制备方法与应用。所述旋耕刀的刀刃方向设有至少一列盲孔；所述盲孔内填充有耐磨体；按总质量100份计,所述耐磨体的组分包括金刚石微粉10～15份、碳纤维0.1～0.3份以及70份以上的钎料。所述旋耕刀的耐磨体与刀身的结合强度高、耐磨体不易脱落,旋耕刀的耐磨性能高,使用寿命高,能够有效克服耕作过程中因使用寿命短而造成的频换更换、耗时误工的现实问题。(The present invention relates to rotary blades and the preparation method and application thereof.The blade direction of the rotary blade is equipped with an at least column blind hole；Wear body is filled in the blind hole；Based on 100 parts of gross mass, the component of the wear body includes the solder of 10~15 parts of diadust, 0.1~0.3 part and 70 parts of carbon fiber or more.The wear body of the rotary blade and bond strength of blade is high, wear body is not easily to fall off, the wear-resisting property of rotary blade is high, and service life is high, changes replacement, the time-consuming realistic problem delayed work frequently caused by capable of effectively overcoming in cultivating procedure due to service life is short.)

旋耕刀及其制备方法与应用

技术领域

本发明涉及旋耕机械、耐磨材料领域，具体而言，涉及旋耕刀及其制备方法与应用。

背景技术

旋耕机械是主要耕作机具之一。影响旋耕机寿命的主要因素是旋耕刀的耐磨性。作为旋耕机的主要磨损部件，旋耕刀的磨损及更换每年会造成很大的损失，磨钝后的耕作部件会导致牵引阻力增大、油耗增加、降低农机的工作效率和工作质量，增加工作成本。此外，更换旋耕刀耗时费力，很不利于抢农时。

目前，针对旋耕刀耐磨性的研究大多集中在旋耕刀表面涂覆耐磨涂层的方式。然而，在工业化推广过程中，存在耐磨涂层制备时高温导致刀基体性能恶化和涂层硬质相的热损伤、需要后续的热处理、工艺复杂的问题；另外，耐磨涂层与基体的结合强度差，涂层易脱落，导致旋耕刀的使用寿命短和环境易污染等弊端。

近年来，随着农业机械产业的高速发展，旋耕机耕地速度的大力提升，对旋耕刀片的耐磨性又提出了更严格的要求，提高旋耕刀片的使用寿命是目前亟待需要解决的问题。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的第一目的在于提供一种旋耕刀，所述旋耕刀通过刀身上所设置的至少一列盲孔与盲孔内填充的耐磨体的高结合强度，赋予旋耕刀更长的使用寿命。

本发明的第二目的在于提供上述旋耕刀的制备方法，所述方法简单高效、无需对旋耕刀进行后续热处理。

本发明的第三目的在于提供应用了上述旋耕刀的旋耕设备。

为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：

旋耕刀，沿其刀刃方向设有至少一列盲孔；所述盲孔内填充有耐磨体；

按总质量100份计，所述耐磨体的组分包括金刚石微粉10～15份、碳纤维0.1～0.3份以及余量的钎料。

可选地，所述盲孔呈阵列排布。

可选地，所述盲孔呈矩形阵列排布。

可选地，所述盲孔的截面尺寸为10mm²～80mm²；所述盲孔的深度为0.8mm～2mm；所述盲孔的分布间隔为3mm～10mm。

可选地，所述盲孔的截面尺寸可以独立地选自10mm²、15mm²、20mm²、25mm²、30mm²、35mm²、40mm²、45mm²、50mm²、55mm²、60mm²、65mm²、70mm²、75mm²、80mm²，以及上述任意点值之间的尺寸范围内的数值。

可选地，所述盲孔的深度可以独立地选自0.8mm、0.9mm、1mm、1.5mm、2mm，以及上述任意点值之间的尺寸范围的数值。

可选地，所述盲孔的分布间隔可以独立地选自3mm、4mm、5mm、6mm、7mm、8mm、9mm、10mm，以及上述任意点值之间的尺寸范围的数值。

可选地，所述金刚石微粉的粒度为180目～200目。

可选地，所述金刚石微粉的粒度可以独立地选自180目、185目、190目、195目、200目，以及上述任意点值范围内的粒度或上述范围内粒度的混合物。

可选地，所述碳纤维的长度为0.5mm～1mm。

可选地，所述碳纤维的长度可以独立地选自0.5mm、0.6mm、0.7mm、0.8mm、0.9mm、1mm，以及上述任意点值范围内的长度或上述范围内长度的混合物。

本发明中，金刚石微粉可以为无规则形状。金刚石微粉作为硬质相之一，能够为耐磨体提供了刚性和耐磨强度。选择合适的金刚石微粉的粒度，有利于增强耐磨体的耐磨性能和寿命。若金刚石微粉粒度过大，则需较大结合力，受较小冲击时就易产生较大应力，易成片脱落。若金刚石粒度过小时，耐磨体的耐磨性能得不到显著增强，且锋利度低。

本发明中，碳纤维为耐磨体提供了钉扎作用，可以为耐磨体和刀身之间的高结合强度提供支撑，使得耐磨体不易脱落。选择合适的碳纤维长度，能够增强耐磨体与刀身的结合强度。若碳纤维过长，过长的纤维易裸露在耐磨体涂层外面，工作过程中易挂草、挂泥土，使耐磨体涂层寿命受损；过短的纤维，起不到钉扎、把持大面积耐磨体涂层的作用，耐磨体涂层连不成一体，易剥落，寿命短。

可选地，按总质量100份计，所述耐磨体的组分还包括硬质合金5～8份以及粘接剂0.5～1份。

可选地，所述硬质合金选自YG8、YG6、YG15、YT5、YT14、YT30、YW1或YW2中的至少一种。

可选地，所述硬质合金为YG8。

可选地，所述YG8的粒度为150目～200目。

可选地，所述粘接剂选自乙基纤维素粘结剂、硅胶或聚乙烯醇中的至少一种。

可选地，所述粘接剂为乙基纤维素粘结剂，所述乙基纤维素粘结剂包括3wt.％～10wt.％的乙基纤维素和余量的松油醇。

硬质合金，如YG8，也属于刀母材和耐磨体中的硬质相，能够为耐磨体提供了刚性和耐磨强度。

粘接剂的使用，有利于耐磨体中骨架材料各组分的粘结、揉匀、成团，利于裁切成盲孔形状。

可选地，所述钎料选自BNi-1钎料、BNi-2钎料、BNi-3钎料、BNi-4钎料、BNi-5钎料、BNi-6钎料或BNi-7钎料中的至少一种。

可选地，所述钎料为BNi-2钎料。

可选地，所述盲孔的截面形状选自圆形、椭圆形、三角形、方形、菱形、梯形中的至少一种。

作为一种实施方式，所述耐磨体的组分包括金刚石微粉10～15份、碳纤维0.1～0.3份、YG8颗粒5～8份、乙基纤维素粘结剂0.5～1份以及BNi-2钎料78.2～84.4份。

根据本发明的另一方面，提供了制备上述任一旋耕刀的方法，所述方法包括步骤：

a)获得沿刀刃方向间隔设有至少一列盲孔的刀身；

b)向步骤a)中的所述盲孔中填充耐磨体。

可选地，所述步骤b)包括：

b1)将除钎料以外的组分混合处理后，获得骨架钎涂材料；

b2)将步骤b1)中获得的所述骨架钎涂材料裁切成所述盲孔的截面形状，并置于所述盲孔的底部；

b3)将由所述钎料融化所得的金属液注入预热后所述刀身的盲孔内，并渗入所述盲孔内的所述骨架钎涂材料中，冷却凝固，完成所述耐磨体的填充。

可选地，步骤b1)中，所述混合处理包括混合、搅拌及揉压。

可选地，步骤b2)中，所述骨架钎涂材料的厚度为所述盲孔深度的1/3～2/3。

可选地，所述骨架钎涂材料的厚度为所述盲孔深度的1/2。

可选地，步骤b3)中，所述刀身的预热温度为450℃～500℃，预热时间为30min～45min。

根据本发明的另一目的，提供了应用了上述旋耕刀的旋耕设备。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

(1)本发明提供的旋耕刀，耐磨体与刀身的结合强度高、耐磨体不易脱落，旋耕刀的耐磨性能高，使用寿命高，能够有效克服耕作过程中因使用寿命短而造成的频换更换、耗时误工的现实问题。

(2)本发明提供的旋耕刀的制备方法简单高效、无需后续的热处理工艺，制备过程中耐磨体的硬质相基本无热损伤，不会导致刀基体性能的恶化。

附图说明

为了更清楚地说明本发明

具体实施方式

或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一种实施方式中旋耕刀的结构示意图；

附图标记：1-旋耕刀刀身；2-盲孔，盲孔内填充有耐磨体。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。

作为一种实施方式，沿所述旋耕刀的刀刃方向设有至少一列盲孔；所述盲孔内填充有耐磨体；

按总质量100份计，所述耐磨体的组分包括金刚石微粉10～15份、碳纤维0.1～0.3份以及70份以上的钎料。

作为一种实施方式，所述盲孔呈阵列排布。

作为一种实施方式，所述盲孔呈矩形阵列排布。

作为一种实施方式，所述盲孔的截面尺寸为10mm²～80mm²；所述盲孔的深度为0.8mm～2mm；所述盲孔的分布间隔为3mm～10mm。

作为一种实施方式，按总质量100份计，所述耐磨体的组分包括金刚石微粉10～15份、碳纤维0.1～0.3份、硬质合金5～8份、粘接剂0.5～1份以及余量的钎料。

作为一种实施方式，按总质量100份计，所述耐磨体的组分包括金刚石微粉10～15份、碳纤维0.1～0.3份、YG8 5～8份、乙基纤维素粘结剂0.5～1份以及余量的BNi-2钎料。

作为一种实施方式，所述盲孔的截面形状选自圆形、椭圆形、三角形、方形、菱形、梯形中的至少一种。

作为一种实施方式，所述旋耕刀的制备方法包括步骤：

a)获得沿刀刃方向间隔设有至少一列盲孔的刀身；

b)向步骤a)中的所述盲孔中填充耐磨体，获得所述旋耕刀。

作为一种实施方式，向所述盲孔中填充所述耐磨体的方法包括：

b1)将除钎料以外的组分混合处理后，获得骨架钎涂材料；

b2)将步骤b1)中获得的所述骨架钎涂材料裁切成所述盲孔的截面形状，并置于所述盲孔的底部；

b3)将由所述钎料融化所得的金属液注入预热后所述刀身的盲孔内，并渗入所述盲孔内的所述骨架钎涂材料中，冷却凝固，完成所述耐磨体的填充。

作为一种实施方式，步骤b1)中，所述混合处理包括混合、搅拌及揉压。

作为一种实施方式，所述骨架钎涂材料的厚度为所述盲孔深度的1/2。

作为一种实施方式，步骤b3)中，所述刀身的预热温度为450℃～500℃，预热时间为30min～45min。

实施例1旋耕刀的制备

1^#旋耕刀

如图1所示，沿旋耕刀刀身1的刀刃方向间隔设置有若干圆形盲孔2，盲孔2内均填满耐磨体。

耐磨体的组分包括：

金刚石微粉10份、YG8颗粒5份、乙基纤维素粘结剂0.5份、碳纤维0.1份、BNi-2钎料84.4份。

其中，金刚石微粉为无规则形状，其平均粒度为180目；YG8颗粒形状为近球形，其粒度为150目；碳纤维的长度为1mm。

采用熔铸法将耐磨体填充进旋耕刀刀身1的盲孔2中，具体如下：

1)按配比称取除BNi-2钎料以外的组分，经混合、搅拌、揉压，制成骨架钎涂材料备用；

2)将步骤1)中获得的骨架钎涂材料裁切成所述盲孔的截面形状，并置于盲孔的底部，骨架钎涂材料的厚度为盲孔深度的1/2；

3)按配比称取BNi-2钎料，并将BNi-2钎料融化成金属液；

4)在450℃下将旋耕刀刀身预热45min；将步骤3)中得到的金属液注入预热后旋耕刀刀身的盲孔内，并渗入盲孔内的骨架钎涂材料中，冷却凝固，使耐磨体与刀身完成冶金结合，填充完毕，获得具有阵列孔状耐磨体的旋耕刀，记为1^#旋耕刀。

2^#～6^#旋耕刀

2^#～6^#旋耕刀的制备过程与1^#旋耕刀大致相同，不同之处在于，耐磨体组分不同，耐磨体填充过程的具体条件不同，详见表1中所列。

比较例C1^#～C3^#旋耕刀

比较例C1^#～C3^#旋耕刀的制备过程与1^#旋耕刀大致相同，不同之处在于：

C1^#旋耕刀未设置盲孔，耐磨体以涂层的形式涂覆于旋耕刀的刀身表面，冷却晾干后，得到涂覆好涂层的旋耕刀；

C2^#旋耕刀设置有圆形盲孔，但其耐磨体的组分中无碳纤维；

C3^#旋耕刀既未设置盲孔，其耐磨体的组分中也无碳纤维，冷却晾干后，得到涂覆好涂层的旋耕刀。

表1 2^#～6^#旋耕刀及比较例旋耕刀的制备条件

实验例1旋耕刀的耐磨性能

为了详细说明本发明1^#～6^#旋耕刀及比较例C1^#～C3^#旋耕刀的耐磨体的耐磨性能差异，分别将1^#～6^#、C1^#～C3^#旋耕刀的耐磨体涂层制备在规格为25mm×5mm×100mm的淬火态65Mn钢上，以同样工艺(参考实施例1的工艺)制备0.8mm厚的涂层，进行涂层磨损试验。

磨损试验条件：采用自制试验平台，将25mm×5mm×100mm试样的一端打孔固定在可旋转的轴上，放入沙子和水混合环境中，200r/min转速下旋转8h后，称取前后质量变化，测试结果见表2。

表2磨损试验前后试样的重量变化

由磨损前后的质量变化结果可以发现，本发明1^#～6^#的耐磨体材料的重量损耗明显小于比较例C1^#～C3^#旋耕刀的耐磨体材料的重量损耗。这表明，在磨损试验后，1^#～6^#旋耕刀的耐磨体材料的耐磨性能优于比较例C1^#～C3^#耐磨体材料的耐磨性能。

实验例2旋耕刀的使用寿命

为了详细说明本发明1^#～6^#旋耕刀及比较例C1^#～C3^#旋耕刀的使用寿命情况，将1^#～6^#旋耕刀及比较例C1^#～C3^#旋耕刀直接装在旋耕机上，在农田进行耕耙作业，测试旋耕刀的使用寿命，旋耕刀农田实际耕作结果如表3所示。

表3旋耕刀农田耕作寿命

旋耕刀编号	使用寿命/亩
		1<sup>#</sup>	1756
2<sup>#</sup>	1788
		3<sup>#</sup>	1811
4<sup>#</sup>	1842
		5<sup>#</sup>	1880
6<sup>#</sup>	1848
		C1<sup>#</sup>	1256
C2<sup>#</sup>	1331
		C3<sup>#</sup>	875

由表3中结果可以发现，本发明中以阵列形式在刀身盲孔中填充特殊耐磨体材料的旋耕刀，其实际试车使用寿命比传统涂层旋耕刀的寿命更长，使用寿命甚至达到传统涂层旋耕刀的1.4倍。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，但本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。