Композитное металлическое изделие и способ его изготовления

Композитное металлическое изделие и способ его изготовления

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Предпосылки к созданию изобретения

Область применения изобретения

Настоящее изобретение имеет отношение к созданию металлических изделий. изготовленных из различных (разнородных) металлов. Настоящее изобретение также имеет отношение к созданию усовершенствованных способов изготовления пильных полотен, а в частности композитных пильных полотен.

Известный уровень техники

Пильные ленты и пильные полотна должны иметь высокую стабильность размеров их режущих кромок, а также высокую износостойкость. Они также должны выдерживать высокие нагрузки, создаваемые силами сжатия, изгиба и среза, даже при температурах, которые возникают за счет трения между пильным полотном и распиливаемым материалом. Так как достаточно трудно объединить упомянутые выше свойства в одном материале, известные в настоящее время пильные полотна обычно содержат имеющее относительно высокую ударную вязкость металлическое основание с высоким сопротивлением усталости при изгибе и ленту режущей кромки из быстрорежущей стали, которая является менее вязкой, но имеет высокую износостойкость. Лента режущей кромки имеет такую ширину, что по меньшей мере концы режущих зубьев ленточной пилы или пильного полотна, или даже режущие зубья целиком, могут быть вырезаны из нее.

Композитные пильные полотна, то есть пильные полотна, изготовленные из двух или нескольких различных (разнородных) материалов, обычно получают при помощи сварки тонкой полосы режущей инструментальной стали к кромке основания из гибкого стального сплава. Обычной технологией сварки является сварка электронным лучом; однако в результате сварки происходит ослабление сплава двух металлов и материала в области, примыкающей к области воздействия теплоты сварки. При подготовке к проведению сварки, в особенности для сварки электронным лучом, металлическое основание и тонкую полосу режущей инструментальной стали прокатывают и отжигают несколько раз, чтобы добиться желательных размеров для сварки. После достижения нужных размеров для сварки как металлическое основание, так и полосу необходимо подвергать дополнительной обработке, чтобы получить острые, прямые кромки в месте сварки. Такой процесс является длительным и дорогостоящим.

Композитное металлическое изделие также может быть изготовлено путем заливки расплавленной режущей инструментальной стали на полосу опорного металла. При этом расплавленная режущая инструментальная сталь поступает в пространство, находящееся в непосредственной близости от полосы опорного металла, где происходит сцепление материалов.

Сцепление кромок в твердой фазе используют для соединения в торец металлических полос при помощи приложения теплоты и давления в восстановительной газовой среде. Сцепление в твердой фазе производят путем нагревания металлических полос при приложении давления, достаточного для образования металлургической связи. Несмотря на то, что сцепление в твердом состоянии (в твердой фазе) позволяет получать металлургическую связь без вредного воздействия на прилегающую металлическую область, сцепление кромок в твердом состоянии не позволяет получать новые поверхности сцепления достаточной площади и прикладывать теплоту и давление, достаточные для образования сильной связи, поэтому соединенные полосы часто не выдерживают последующей обработки.

Известен процесс горячей прокатки металлов, причем горячую прокатку стальных слитков широко применяют вот уже в течение многих лет. Горячую прокатку обычно проводят при температурах около 2000°F, причем горячекатаную сталь обычно подвергают холодной прокатке для достижения окончательных размеров. При прокатке быстрорежущей стали часто необходимо отжигать сталь после каждой вытяжки на 10%-30% за счет холодной обработки, так как происходит вредное механическое упрочнение (наклеп). Таким образом, холодная обработка требует проведения дополнительных длительных и дорогостоящих технологических операций.

Горячее сцепление используют для приготовления композитного металлического изделия, такого как плакированная медью сталь, за счет нагревания стального сердечника и двух медных полос до температур горячей прокатки, с использованием электрического нагрева сопротивлением. Три компонента вводят в камеру с восстановительной газовой средой и затем непосредственно вводят в прокатный стан, где давление и теплота приводят к сцеплению материалов. Как и при горячей прокатке, чаще всего необходимо дополнительно производить холодную обработку изделия до его окончательных размеров.

Таким образом, желательно создать усовершенствованные способы изготовления композитных изделий, имеющих высокую прочность связи между различными образующими металлами.

Существует необходимость в эффективном способе изготовления композитного металлического изделия.

Существует также необходимость в создании композитного металлического изделия, имеющего сильную связь между образующими металлами, с минимальным повреждением материала в области сцепления.

Эти и другие задачи, позволяющие избавиться от недостатков известных технических решений, могут быть решены при помощи настоящего изобретения.

Краткое изложение изобретения

В соответствии с настоящим изобретением предлагается композитное металлическое изделие, в котором обеспечено лучшее сцепление между различными металлами. Композитное изделие может быть использовано для получения пильных полотен или других полезных изделий, причем могут быть получены пильные полотна с отличными характеристиками резания и с высокой износостойкостью.

В соответствии с настоящим изобретением предлагается также простой и эффективный способ образования композитного металлического изделия. В соответствии с первым аспектом настоящего изобретения предлагается способ изготовления композитного металлического изделия из двух различных металлов, который предусматривает использование металлического основания, изготовленного из первого металла и имеющего первую и вторую противоположные поверхности, причем указанное основание имеет по меньшей мере одно продольно расположенное углубление по меньшей мере в одной из указанных первой и второй противоположных поверхностей, предназначенное для приема проволоки; введение удлиненного металлического элемента, изготовленного из второго металла, в указанное по меньшей мере одно из первого и второго углублений металлического основания, для образования композитной сборки; нагревание композитной сборки под давлением, чтобы сжать смежные поверхности элементов из второго металла и углублений вместе, для образования связанного изделия.

В соответствии с одним или несколькими вариантами осуществления изобретения металлическое основание представляет собой лист или полосу. Термины "лист" или "полоса" имеют свое обычное значение, так что лист или полоса имеют один размер, например толщину, который существенно меньше, чем два других размера, например длина и ширина. Примерные размеры имеют отношение ширины к толщине (коэффициент формы) свыше 5.

В соответствии с одним или несколькими вариантами осуществления изобретения металлическое основание представляет собой металлический пруток (стержень). Термин "металлический пруток" имеют свое обычное значение, так что пруток имеет один размер, например толщину, который существенно меньше, чем два других размера, например длина и ширина; однако коэффициент формы (отношение ширины к толщине) прутка невелик и составляет, например, от 1:1 до 4:1.

Использованное здесь выражение "поперечное направление" следует понимать как направление, перпендикулярное к плоскости основания, или как направление приложения давления. Поперечное направление обычно представляет собой направление поперек толщины (перпендикулярно к толщине) изделия.

В соответствии с первым аспектом настоящего изобретения предлагается способ изготовления композитного металлического изделия из двух различных металлов, который предусматривает использование металлического основания, образованного из первого металла и имеющего первую и вторую противоположные поверхности, причем указанное основание имеет по меньшей мере одно продольное углубление по меньшей мере в одной из указанных первой и второй противоположных поверхностей, предназначенное для введения проволоки; введение проволоки, изготовленной из второго металла, в указанное по меньшей мере одно углубление металлического основания, для образования композитной сборки; нагревание композитной сборки под давлением, чтобы сжать смежные поверхности элементов из второго металла и углубления вместе, для образования связанного изделия.

В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения предлагается способ изготовления композитного металлического изделия из двух различных металлов, который предусматривает использование металлического основания, изготовленного из первого металла и имеющего первую и вторую противоположные поверхности; установку в заданное положение по меньшей мере одной проволоки, изготовленной из второго металла, в местоположение по меньшей мере на одной из указанных первой и второй поверхностей; ограничение бокового перемещения проволоки относительно ее местоположения на указанной поверхности для образования композитной сборки; нагревание композитной сборки под давлением, чтобы сжать смежные поверхности по меньшей мере одной проволоки и металла вместе, для образования связанного изделия.

В соответствии с еще одним аспектом настоящего изобретения предлагается способ изготовления композитной проволоки, который предусматривает использование металлического прутка, изготовленного из первого металла и имеющего первую и вторую противоположные поверхности, причем указанное основание имеет по меньшей мере одно продольное углубление по меньшей мере в одной из указанных первой и второй противоположных поверхностей, предназначенное для приема проволоки; введение проволоки, изготовленной из второго металла, в указанное по меньшей мере одно углубление металлического основания, для образования композитной сборки; нагревание композитной сборки под давлением, чтобы сжать смежные поверхности элементов из второго металла и углублений вместе, для образования связанного изделия.

В соответствии с еще одним аспектом настоящего изобретения композитное металлическое изделие содержит основание, изготовленное из первого металла и имеющее первую и вторую противоположные поверхности и по меньшей мере один удлиненный элемент, изготовленной из второго металла, причем указанный по меньшей мере один удлиненный элемент заделан (встроен) по меньшей мере в одну из указанных, первую и вторую, противоположных поверхностей и установлен вдоль длины основания, причем поверхность основания, которая содержит заделанный удлиненный элемент, и противоположная поверхность образуют плоские поверхности, при этом основание и заделанный удлиненный элемент образуют металлургическую связь вдоль их поверхности раздела.

В соответствии с еще одним аспектом настоящего изобретения композитный металлический режущий инструмент содержит основание, изготовленное из первого металла и имеющее первую толщину у первой кромки и коническую область на противоположной кромке основания, которая сужается от указанной первой толщины до второй, меньшей толщины, и по меньшей мере один элемент кромки, расположенный в непосредственной близости от конической кромочной области основания, причем элемент кромки, изготовленный из второго металла, образует металлургическую связь с поверхностью конической области металлического основания таким образом, что толщина элемента кромки и конической области металлического основания такая же, что и первая толщина металлического основания.

В соответствии с еще одним аспектом настоящего изобретения предлагается клеть стана, обеспечивающая лучшее ограничение (сдерживание) бокового уширения, которая содержит первую пару горизонтальных валков; вторую пару вертикальных валков, которая расположена у кромок горизонтальных валков, при этом ось вращения вертикальных валков смещена выше по ходу от оси вращения горизонтальных валков, причем указанное смещение находится в пределах дуги контакта горизонтального валка с обрабатываемым материалом.

В соответствии с еще одним аспектом настоящего изобретения устройство изготовления композитного металлического изделия включает в себя:

средство для введения металлического основания в первую контролируемую атмосферу;

средство для введения первого и второго элементов в первую контролируемую атмосферу и для установки в заданное положение первого и второго элементов в непосредственной близости от металлического основания в местоположении, где происходит сцепление;

средство для нагревания металлического основания и первой и второй проволоки;

по меньшей мере одну пару валков для приложения давления к металлическому основанию и к двум проволокам;

средство для контроля и управления натяжением.

В описании настоящего изобретения термин "около" означает возможное отклонение в диапазоне ±10% от указанного значения.

Краткое описание чертежей

Указанные ранее и другие задачи, характеристики и преимущества изобретения будут более ясны из последующего детального описания, данного в качестве примера, не имеющего ограничительного характера и приведенного со ссылкой на сопроводительные чертежи, на которых аналогичные элементы имеют одинаковые позиционные обозначения.

На фиг.1А показан вид сбоку, на фиг.1В показано поперечное сечение по линии 1В-1В′ фиг.1А, в перспективное, а на фиг.1C показано поперечное сечение перед разрезанием, где можно видеть особенности композитного изделия в соответствии с одним или несколькими вариантами настоящего изобретения.

На фиг.2 показано поперечное сечение до разрезания (2А) после разрезания (2В) и после заострения (2С) лезвия ("ножевой кромки") композитного изделия в соответствии с одним или несколькими вариантами настоящего изобретения.

На фиг.3А показано поперечное сечение известного сварного изделия, а на фиг.3В показано поперечное сечение связанного изделия в соответствии с одним или несколькими вариантами настоящего изобретения, где можно видеть линию раздела сцепления (связи).

На фиг.4 показано поперечное сечение композитного металлического изделия в соответствии с одним или несколькими вариантами настоящего изобретения, в котором элемент кромки имеет множество чередующихся слоев твердого металла режущего инструмента и более гибкого опорного металла.

На фиг.5 показан режущий инструмент в соответствии с одним или несколькими вариантами настоящего изобретения.

На фиг.6 показан собранный композит (композитная сборка) из двух различных металлов в соответствии с одним или несколькими вариантами настоящего изобретения, (А) ранее процесса сцепления; (В) после проведения по меньшей мере одной операции объединения (уплотнения) (стрелками показано приложенное давление); (С) после проведения дополнительных операций объединения; на фиг.6(D) показана с увеличением область сцепления.

На фиг.7A-7D показаны поперечные сечения различных вариантов металлического основания и углублений, используемых в соответствии с одним или несколькими вариантами настоящего изобретения.

На фиг.8А-8С показан собранный композит (композитная сборка) из двух различных металлов в соответствии с одним или несколькими вариантами настоящего изобретения, (А) ранее процесса сцепления; (В) после проведения по меньшей мере одной операции объединения (уплотнения); (С) после проведения дополнительных операций объединения.

На фиг.9 показана композитная сборка в соответствии с одним или несколькими вариантами настоящего изобретения.

На фиг.10A-10D показано приготовление (изготовление) и использование композитной металлической проволоки в соответствии с одним или несколькими вариантами настоящего изобретения.

На фиг.11А показан способ изготовления композитного металлического изделия в соответствии с одним из вариантов настоящего изобретения, в котором область сцепления в металлическом основании смещена от центра, а на фиг.11В показано композитное металлическое изделие, в котором элементы кромки смещены от центра в соответствии с одним или несколькими вариантами настоящего изобретения.

На фиг.12A-12C показан вариант настоящего изобретения для ограничения (сдерживания) бокового уширения композитного изделия с использованием согласованных охватывающих/ охватываемых валков.

На фиг.13A-13B показан другой вариант настоящего изобретения для ограничения бокового уширения композитного изделия с использованием клети типа проката со смещением.

На фиг.14 показан многоклетьевой прокатный стан для изготовления композитных изделий в соответствии с настоящим изобретением.

Подробное описание изобретения

В соответствии с настоящим изобретением предлагается композитное металлическое изделие, в котором обеспечено улучшенное сцепление между различными (разнородными) металлами. Композитное металлическое изделие образовано с использованием по меньшей мере двух различных металлов. Использованный здесь термин "металл" включает в себя металлический сплав. Композитное металлическое изделие содержит металлическое основание и один или несколько других металлических элементов, которые образуют прочную связь с металлическим основанием. Эта связь образуется без вредных ухудшений химических, металлургических и/или механических свойств изделия в непосредственной близости от места связи.

В соответствии с одним или несколькими вариантами металл элемента кромки соединен с обеими сторонами металлического основания вдоль одной стороны корпуса основания. Примерное композитное металлическое изделие в соответствии с одним или несколькими вариантами настоящего изобретения показано на фиг.1А и 1В. Изделие 100 содержит имеющее коническую кромку 125, основание 110, изготовленное из первого металла, и элемент кромки 128, расположенный в непосредственной близости от конической кромки 125 основания 110. На фиг.1А также показан пример готового изделия, например, пильное полотно, имеющее режущие зубья 140 в элементе кромки 128 композитного изделия. Как это показано на фиг.1В в перспективном изображении, металлическое основание 110 содержит коническую секцию 125, которая находится в контакте с элементами кромки 128, 128′ на противоположных поверхностях 129, 129′′ утоненной конической секции 125. Элементы кромки имеют конусность, дополняющую конусность секции 125, так что поверхность изделия является плоской. Конусность (профиль сужения) может быть линейной или криволинейной или может иметь более сложную геометрию, возникающую за счет течения материала в ходе изготовления. Элементы кромки 128, 128′ и утоненная коническая секция 125 основания 110 образуют сильную, то есть металлургическую, связь у противоположных поверхностей (этой секции). Как это показано на фиг.1C, композитное изделие может быть изготовлено из промежуточного композитного листа 180, который содержит два расположенных напротив друг друга удлиненных металлических элемента 126, 126′, заделанных в металлическое основание 110 и сцепленных с ним. Удлиненные металлические элементы 126, 126′ представляют собой полосы, которые идут вдоль длины композитного листа 180. Композитный лист разрезают вдоль линии 130 на фиг.1C, чтобы получить изделие, показанное на фиг.1В. При необходимости композитный лист разрезают также вдоль краевых линий 140, чтобы получить прямые ровные края готового изделия.

За счет высокоэффективного металлургического сцепления двух различных материалов на атомном уровне получают очень чистую поверхность раздела с четкой линией сцепления; причем не образуются хрупкие сплавы в зоне сцепления, что является типичным для изделий, сваренных электронным лучом. Толщина утоненной секции 125 может варьировать в соответствии с предусмотренным видом использования изделия в соответствии с настоящим изобретением и может лежать в диапазоне ориентировочно от 70% до несущественной величины полной толщины при измерении на открытой поверхности 160 разрезанного изделия или при измерении в точке 150 самого узкого сечения между противостоящими элементами (или в непосредственной близости от металлического элемента в тех вариантах, где имеется только один удлиненный металлический элемент). В соответствии с одним или несколькими вариантами толщина металла основания в точке 150 или 160 может доходить до 30% или составлять ориентировочно 5-15% полной толщины. Элементы кромки 128, 128′ (или удлиненные металлические элементы 126, 126′) могут иметь главным образом равную толщину на каждой стороне конусной секции основания, однако следует иметь в виду, что процесс изготовления может приводить к тому, что элементы кромки 128, 128′ (или удлиненные металлические элементы 126, 126′) могут несколько отличаться по толщине. В соответствии с одним или несколькими вариантами элементы кромки 128,128′ (или удлиненные металлические элементы 126, 126′) могут иметь различную форму, размер и толщину. Улучшенные характеристики резания были получены в режущих пластинах (полотнах), изготовленных из композитных металлических изделий в соответствии с настоящим изобретением.

В соответствии с одним или несколькими вариантами осуществления изобретения композитный металлический лист 200 содержит удлиненный металлический элемент 210, который заделан в металлическое основание и сцеплен с одной стороной металлического основания 220, как это показано на фиг.2А. Композитный металлический лист 200 разрезают по линии 240, фиг.2А, чтобы получить композитное изделие 245, которое показано на фиг.2В. Композитное изделие 245 содержит элемент кромки 215, который сцеплен с утоненной, конической секцией 218 основания 220, образованной вдоль длины на одной стороне основания. Секция 218 имеет конусность, дополняющую конусность элемента кромки 215, так что поверхность 225 изделия 245 является плоской. Как и ранее на фиг.1А, режущие зубья могут быть нарезаны в режущей кромке 250 изделия. Альтернативно, кромка может быть заточена для образования лезвия 270, как это показано на фиг.2С. Такие кромки используют в ленточных пилах и/или при изготовлении ножей. Толщина утоненной конической секции 218 или 260 может лежать в диапазоне ориентировочно от 1 до 70%, а преимущественно ориентировочно от 1 до 30% от полной толщины изделия. Коническая область 218 или 260 металлического основания может быть очень тонкой в ее самой узкой части, так что ее нелегко увидеть (невооруженным глазом) или можно увидеть только при увеличении.

В соответствии с одним или несколькими вариантами настоящего изобретения первый металл является более твердым, то есть имеет более высокую твердость, чем второй металл. В соответствии с одним или несколькими вариантами основание изготовлено из металла, имеющего желательные свойства механической и тепловой стабильности, например, в условиях, которые обычно встречаются в операциях резки пилой (распилки) или в операциях резания. Как правило, металлическое основание может быть изготовлено из любого горячекатаного или холоднокатаного металла или металлического сплава, который является ударно-вязким и пружинистым. Металлическое основание обладает упругостью и поэтому металлы, которые обладают упругостью, например пружинные металлы, могут быть использованы в соответствии с настоящим изобретением.

В соответствии с одним или несколькими вариантами настоящего изобретения второй металл, который используют в качестве металла режущей кромки, является более твердым или более износостойким, чем первый металл. В соответствии с одним или несколькими вариантами элемент кромки изготавливают из износостойкого металла; например, элемент кромки изготавливают из металла, способного выдерживать условия абразивного износа, которые обычно встречаются при работе режущей кромки в операциях распилки или резания. В качестве металла элемента кромки могут быть использованы различные марки быстрорежущей стали, в том числе с использованием порошковых металлов. В качестве примеров можно привести быстрорежущую сталь марок Matrix II, М2, М42, М51, М3 Type 1, М3 Type 2 и т.п.

Отличительной характеристикой настоящего изобретения является то, что в изделии не ограничено использование любого металла или металлического сплава в основании или в кромке. Так как сцепление основано на диффузии металла через резко увеличенную поверхность раздела, то практически любая комбинация металлов может быть использована при осуществлении настоящего изобретения. Эта универсальность резко контрастирует с обычными операциями сварки, которые используют при изготовлении режущих инструментов, в которых часто требуются специфические составы сплавов для успешной сварки.

Более сложные изделия также могут быть изготовлены в соответствии с настоящим изобретением. В соответствии с одним или несколькими вариантами настоящего изобретения режущая кромка 400 композитного металлического изделия 410, такая как показанная на фиг.4, содержит множество чередующихся слоев твердого металла 420 режущего инструмента и более гибкого, опорного металла 430. Находящаяся в самой глубине секция 440 представляет собой коническую утоненную (сужающуюся) секцию металлического основания. Для гибких опорных секций 430 может быть использован такой же металл, что и металл металлического основания 440, или другой металл. Металлические компоненты режущей кромки металлургически связаны у общих поверхностей. Толщина гибких опорных металлических секций 430 может быть такой же, что и толщина находящейся в самой глубине секции 440, или может быть другой. Например, на фиг.4 показано композитное металлическое изделие, которое имеет три секции 430, 440, 430′ из гибкого опорного металла различной толщины. Число, толщину и расположение различных металлических областей в элементе кромки выбирают таким образом, чтобы придать изделию желательные свойства.

Основание и элементы кромки композитного изделия образуют металлургическую связь с использованием способа в соответствии с настоящим изобретением, как это обсуждается далее более подробно. Эта связь является результатом взаимодействия атомов и перестройки структуры у поверхности раздела двух металлов при умеренных температурах, то есть ниже температуры любого металлургического преобразования (Т_m) любого металла. В отличие от обычных способов соединения, таких как технология сварки электронным лучом и лазерным лучом, в этом случае отсутствует существенная зона около сварного шва, в которой свойства материала изменены, то есть ослаблены, за счет процесса соединения. Прочность соединения также возрастает за счет различий в характеристиках линии среза между сварным изделием и связанным изделием в соответствии с настоящим изобретением. Линия среза 310 обычного сварного изделия 320 показана на фиг.3, а линии среза 330 композитного изделия 340 в соответствии с одним или несколькими вариантами настоящего изобретения показаны на фиг.3В. Длина (и соответствующая площадь) линий среза для композитного изделия, показанного на фиг.3В, намного больше, чем для обычного изделия, показанного на фиг.3А. Таким образом, даже если прочность связи (сцепления) является одинаковой, то композитное изделие настоящего изобретения будет иметь большую прочность, долговечность и стойкость к разрушению при сдвиге.

Прочность результирующей металлургической связи варьирует в зависимости от материалов и способов, использованных при изготовлении изделия; однако связь является по меньшей мере достаточно сильной для того, чтобы выдерживать проводимые после сцепления операции изготовления. В случае изготовления пильного полотна прочность результирующей металлургической связи между металлом основания и металлом кромки является достаточной для того, чтобы выдерживать разрезание в продольном направлении, прорезание и разводку зубьев, которые являются типичными проводимыми после сцепления операциями изготовления. После изготовления полученное изделие обычно подвергают термообработке для упрочнения изделия.

Композитное металлическое изделие в соответствии с настоящим изобретением применяют для изготовления режущих инструментов, то есть режущих пластин (полотен). В соответствии с настоящим изобретением могут быть учтены любые вариации режущего инструмента. Режущая кромка любой геометрии может быть получена в элементе кромки композитного изделия за счет механической обработки. В соответствии с одним или несколькими вариантами настоящего изобретения полотно представляет собой полотно с зубьями, например пильное полотно для ручной лучковой пилы и лучковой пилы с двигателем, кольцевой пилы, ажурной пилы (машинной ножовки), пилы с возвратно-поступательным движением и ленточной пилы. В соответствии с одним или несколькими вариантами полотно представляет собой полотно без зубьев, например лезвие ножа. В качестве примера можно указать, что полотно может быть приварено (к основанию), например при помощи стыкового сварного соединения, с образованием пильного полотна ленточной пилы, или же поверхность может быть подвергнута механической обработке для образования гладкой, не имеющей зубьев кромки пилы или кромки (лезвия) ножа.

Режущие зубья получают в режущей кромке за счет механической обработки с использованием обычных процессов. Зубья могут иметь любую геометрию и ориентацию, подходящую для конкретного применения режущего инструмента. Режущие зубья могут быть расположены любым желательным образом вдоль режущей поверхности. Зубья могут находиться в плоскости основания или вне этой плоскости в зависимости от конкретного применения режущего инструмента. Короче говоря, имеется свободный выбор конструкции режущего инструмента, наиболее подходящей для конкретного применения режущего инструмента.

В соответствии с одним или несколькими вариантами настоящего изобретения режущие зубья образованы из комбинации твердого металла режущего инструмента ("режущего инструментального металла") и более мягкого металла основания. Режущая кромка, обращенная к поверхности резания, имеет чередующиеся области твердого металла режущего инструмента и более мягкого металла. В соответствии с одним или несколькими вариантами настоящего изобретения режущая кромка образована из композитного металла. Режущая кромка содержит чередующиеся области или секции твердого и мягкого металла, которые сцеплены в твердом состоянии друг с другом и содержат элементы кромки и конические области композитного металлического изделия, показанные на фиг.1, 2 и 4.

В соответствии с одним или несколькими вариантами режущий инструмент представляет собой гибридное изделие, которое содержит композитную металлическую режущую полосу, которая изготовлена в отдельной операции и которая приварена после изготовления к металлическому основанию. На фиг.5 показано гибридное пильное полотно 1245, полученное с использованием обычного основания 1250. Композитная металлическая режущая кромка 1260 содержит связанный в твердом состоянии композит, состоящий из чередующихся слоев твердой режущей инструментальной стали 1265 и более мягкого опорного металла 1270. Композитная металлическая режущая кромка образована в виде полосы, которую затем приваривают к основанию с использованием обычной технологии сварки. Режущие зубья затем нарезают в композитной металлической режущей кромке таким образом, что чередующиеся слои режущей инструментальной стали и мягкого металла образуют режущие кромки в соответствии с настоящим изобретением.

Композитное металлическое изделие в соответствии с настоящим изобретением получают за счет нагревания под давлением сборки различных металлических компонентов, чтобы образовать связанное изделие, причем этот процесс известен как соединение в твердом состоянии. Композитная сборка содержит металлическое основание, такое как лист или полоса, имеющее по меньшей мере одну выемку или канавку, расположенную а продольном направлении на одной или двух сторонах металлического основания, которое способно принимать удлиненный металлический элемент или проволоку. Термин "проволока" или "вставка из проволоки" может быть использован вместо термина "удлиненный металлический элемент" безо всякой потери смысла. Может быть использована проволока любой формы, которую выбирают в зависимости от ряда факторов, в том числе от наличия исходного материала, легкости изготовления и желания дополнить конфигурацию продольной выемки металлического основания. Поперечное сечение примерной композитной сборки 500, которая содержит металлическое основание 510 и удлиненные элементы 520, 525, расположенные в соответствующих выемках 530, 535 металлического основания 510, показано на фиг.6А. Не исключается, что проволочная вставка может выступать над плоскостью металлического листа. В соответствии с одним или несколькими" вариантами, металлическое основание 510 изготовлено из первого металла, который отличается от металла проволочных вставок 520, 525. Вставки из проволоки 520, 525 не обязательно должны быть изготовлены из одинакового металла. До проведения сборки производят чистку компонентов с использованием обычных детергентов и технологий очистки.

Канавки и соответствующие удлиненные элементы могут иметь любую форму или геометрию. В соответствии с одним или несколькими вариантами удлиненным элементом являются стержень, пруток или проволока. Удлиненный элемент или проволока могут иметь любую геометрию поперечного сечения; например, поперечное сечение может быть круглым, овальным, многоугольным, квадратным, прямоугольным или ромбоидальным, и т.п. Может быть использован удлиненный элемент в том виде (по размеру и форме), как он получен от изготовителя. Альтернативно, может быть проведена обработка проволоки, чтобы получить конкретный размер и форму, при помощи любого обычного способа, в том числе (но без ограничения) при помощи волочения, с использованием клети turks head или вытягивания проволоки. Начальный размер проволоки может быть уменьшен при помощи горячей (при температуре ниже Т_m) или холодной прокатки.

Удлиненные элементы по конфигурации могут быть (но не обязательно) дополняющими к конфигурации канавки в металлическом основании. Возможна широкая вариабельность в образовании комбинаций проволочных вставок с металлическим основанием, при условии, что форма углубления соответствует форме вводимой проволочной вставки. В соответствии с одним или несколькими вариантами указанную комбинацию выбирают таким образом, чтобы зажать (фиксировать) проволоку в канавке металлического основания. Это обычно достигается за счет установления (образования) по меньшей мере двух точек контакта между проволочной вставкой и канавкой. Таким образом, в качестве примера можно указать, что круглая проволока в v-образной канавке или трапецеидальная проволока в круглой канавке будет иметь достаточный контакт. В соответствии с одним или несколькими вариантами настоящего изобретения проволочная вставка и канавка могут иметь дополняющие формы, так что удлиненный элемент соответствует форме канавки или углубления в металлическом основании.

Затем композитную сборку нагревают под давлением, чтобы привести металлическое основание и удлиненные элементы в тесный контакт и образовать металлургическую связь между металлическими компонентами. В соответствии с одним или несколькими вариантами композитную сборку сначала нагревают до температуры выше комнатной температуры и ниже температуры любого металлургического преобразования (Т_m) любых металлов композитной сборки, а после этого пропускают через пару валков ("валки клети"), чтобы приложить давление связи и уменьшить толщину изделия.

Несмотря на то что конкретные используемые температуры варьируют в зависимости от использованных материалов и процедур приложения давления, температуры могут лежать в диапазоне ориентировочно от 800 до. 1600°F или, в некоторых вариантах, ориентировочно от 1000 до 1550°F. Наг