硬質(zhì)合金加工工藝與設(shè)備ppt

1、硬質(zhì)合金的應(yīng)用課題目錄課題目錄硬質(zhì)合金的概述硬質(zhì)合金的概述硬質(zhì)合金的性能硬質(zhì)合金的性能 生產(chǎn)工藝生產(chǎn)工藝加工設(shè)備加工設(shè)備國外硬質(zhì)合金國外硬質(zhì)合金12345第一章第一章 硬質(zhì)合金的概述硬質(zhì)合金的概述u由難熔金屬的硬質(zhì)化合物和由難熔金屬的硬質(zhì)化合物和粘結(jié)金屬通過粉末冶金工藝粘結(jié)金屬通過粉末冶金工藝制成的一種合金材料。制成的一種合金材料。 硬質(zhì)合金的優(yōu)越性硬質(zhì)合金的優(yōu)越性硬質(zhì)合金具有硬質(zhì)合金具有硬度高硬度高、耐磨耐磨、強度強度和韌性較好和韌性較好、耐熱耐熱、耐腐蝕耐腐蝕等一系等一系列優(yōu)良性能。特別是它的高硬度和列優(yōu)良性能。特別是它的高硬度和耐磨性，即使在耐磨性，即使在500500的溫度下也基的溫度下

2、也基本保持不變，在本保持不變，在10001000時仍有很高時仍有很高的硬度。的硬度。生產(chǎn)原料生產(chǎn)原料主要原料有三氧化鎢、鎢主要原料有三氧化鎢、鎢粉、三氧化鈦、鈮粉或五粉、三氧化鈦、鈮粉或五氧化二鈮、氧化鈷及炭黑氧化二鈮、氧化鈷及炭黑等。在硬質(zhì)合金的生產(chǎn)中，等。在硬質(zhì)合金的生產(chǎn)中，一般需要制取碳化鎢、碳一般需要制取碳化鎢、碳化鈦、碳化鈮和金屬鈷粉?；?、碳化鈮和金屬鈷粉。工藝流程工藝流程a）將難熔金屬硬質(zhì)化合物（碳化鎢、碳化鉭等）、粘結(jié)金）將難熔金屬硬質(zhì)化合物（碳化鎢、碳化鉭等）、粘結(jié)金屬（鈷粉或鎳粉）及少量添加劑（硬脂酸或依索敏）經(jīng)過配屬（鈷粉或鎳粉）及少量添加劑（硬脂酸或依索敏）經(jīng)過配料，在

3、己烷研磨介質(zhì)中進行混合和研磨，添加石蠟的料漿，料，在己烷研磨介質(zhì)中進行混合和研磨，添加石蠟的料漿，再經(jīng)真空干燥（或噴霧干燥）、過篩、制粒，再經(jīng)真空干燥（或噴霧干燥）、過篩、制粒，制成摻蠟混合制成摻蠟混合料；料； b) 摻蠟混合料經(jīng)鑒定合格，經(jīng)過精密摻蠟混合料經(jīng)鑒定合格，經(jīng)過精密壓制壓制，制成高精度壓制成高精度壓坯；坯； c) 壓坯經(jīng)壓坯經(jīng)真空脫蠟燒結(jié)真空脫蠟燒結(jié)或低壓燒結(jié)，制成硬質(zhì)合金?；虻蛪簾Y(jié)，制成硬質(zhì)合金。工藝流程圖工藝流程圖各工藝過程原理各工藝過程原理 混合料制備原理混合料制備原理 壓制原理壓制原理 燒結(jié)原理燒結(jié)原理混合料制備原理混合料制備原理稱取所需的各組份原料及少量添加劑，稱取所需

4、的各組份原料及少量添加劑，裝入滾動球磨機或攪拌球磨機裝入滾動球磨機或攪拌球磨機，在球磨，在球磨機中合金球研磨體的沖擊、研磨作用下機中合金球研磨體的沖擊、研磨作用下，各組份原料各組份原料在己烷研磨介質(zhì)中在己烷研磨介質(zhì)中得到細得到細化和均勻分布化和均勻分布，在噴霧干燥前（或濕磨，在噴霧干燥前（或濕磨后期）加入一定量液態(tài)石蠟，卸料后經(jīng)后期）加入一定量液態(tài)石蠟，卸料后經(jīng)噴霧干燥、振動過篩（或真空干燥、均噴霧干燥、振動過篩（或真空干燥、均勻化破碎過篩），制成有一定成分和粒勻化破碎過篩），制成有一定成分和粒度要求的摻蠟混合料，以滿足壓制成型度要求的摻蠟混合料，以滿足壓制成型和真空燒結(jié)的需要。和真空燒結(jié)的需

5、要。球磨機球磨機球磨機由給料部、出料部、回轉(zhuǎn)部、傳動球磨機由給料部、出料部、回轉(zhuǎn)部、傳動部（減速機，小傳動齒輪，電機，電控）部（減速機，小傳動齒輪，電機，電控）等主要部分組成。中空軸采用鑄鋼件，內(nèi)等主要部分組成。中空軸采用鑄鋼件，內(nèi)襯可拆換，回轉(zhuǎn)大齒輪采用鑄件滾齒加襯可拆換，回轉(zhuǎn)大齒輪采用鑄件滾齒加工，筒體內(nèi)鑲有耐磨襯板，具有良好的耐工，筒體內(nèi)鑲有耐磨襯板，具有良好的耐磨性。運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，工作可靠磨性。運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，工作可靠 。球磨機球磨機 球磨機結(jié)構(gòu)圖球磨機結(jié)構(gòu)圖制粒設(shè)備制粒設(shè)備制粒方法：制粒方法：壓團法、滾動法、噴霧法。壓團法、滾動法、噴霧法。制粒方法對比制粒方法對比u壓團法：將料粒在較低的壓力壓

6、團法：將料粒在較低的壓力（200230kg/cm2）下壓成一定大小的團塊，然）下壓成一定大小的團塊，然后將團塊打碎用后將團塊打碎用30目的篩子過篩，就是到了料目的篩子過篩，就是到了料粒。此法效率低，且所得料粒較硬。流動性較粒。此法效率低，且所得料粒較硬。流動性較差。差。u滾動法：使物料在滾筒中滾動而球化制粒的，滾動法：使物料在滾筒中滾動而球化制粒的，一般一般YG料要求較細的滾筒或較低的轉(zhuǎn)速，而料要求較細的滾筒或較低的轉(zhuǎn)速，而YT料則要求較粗的滾筒或較高的轉(zhuǎn)速，滾動制粒料則要求較粗的滾筒或較高的轉(zhuǎn)速，滾動制粒機有連續(xù)式和間歇式二種。機有連續(xù)式和間歇式二種。u噴霧法：石蠟丙酮料漿噴霧，噴霧法：石蠟

7、丙酮料漿噴霧，120 氮氣干燥氮氣干燥噴霧制粒系統(tǒng)圖噴霧制粒系統(tǒng)圖 壓制原理壓制原理將混合料裝入定型模腔內(nèi)，在壓力機沖將混合料裝入定型模腔內(nèi)，在壓力機沖頭或其它傳壓介質(zhì)施予的壓力的作用下頭或其它傳壓介質(zhì)施予的壓力的作用下，壓力傳向模腔內(nèi)的粉末，粉末發(fā)生位移壓力傳向模腔內(nèi)的粉末，粉末發(fā)生位移和變形，隨壓力的增加，粉末顆粒之間和變形，隨壓力的增加，粉末顆粒之間的距離變小，粉末顆粒之間發(fā)生機械嚙的距離變小，粉末顆粒之間發(fā)生機械嚙合，孔隙度大大降低，同時在成型劑的合，孔隙度大大降低，同時在成型劑的作用下，作用下，混合料被密實成具有一定形狀、混合料被密實成具有一定形狀、尺寸、密度、強度的壓坯。尺寸、密度

8、、強度的壓坯。自動壓機自動壓機u粉末成型壓力機是通過加壓、加熱方法使粉粉末成型壓力機是通過加壓、加熱方法使粉末成形的壓力機。末成形的壓力機。u粉末成型液壓機由主機及控制機構(gòu)兩大部分粉末成型液壓機由主機及控制機構(gòu)兩大部分組成。液壓機主機部分包括機身、主缸、頂出組成。液壓機主機部分包括機身、主缸、頂出缸及充液裝置等。缸及充液裝置等。 動力機構(gòu)由油箱、液壓泵、動力機構(gòu)由油箱、液壓泵、電動機及各種壓力閥和方向閥等組成。電動機及各種壓力閥和方向閥等組成。壓制工藝過程壓制工藝過程壓制工藝過程：壓制工藝過程：壓制壓制-干燥干燥-加工清理加工清理 燒結(jié)原理燒結(jié)原理u在真空條件下加熱，進行真空脫蠟燒在真空條件下

9、加熱，進行真空脫蠟燒結(jié)過程，有利于排除雜質(zhì)，提高燒結(jié)氣結(jié)過程，有利于排除雜質(zhì)，提高燒結(jié)氣氛純度，改善粘結(jié)相的潤濕性，促進反氛純度，改善粘結(jié)相的潤濕性，促進反應(yīng)。應(yīng)。u在整個燒結(jié)過程中，燒結(jié)體致密到接在整個燒結(jié)過程中，燒結(jié)體致密到接近無孔隙，并產(chǎn)生一系列物理化學作用近無孔隙，并產(chǎn)生一系列物理化學作用和組織結(jié)構(gòu)調(diào)整，最終形成致密的、有和組織結(jié)構(gòu)調(diào)整，最終形成致密的、有一定化學成分、物理力學性能、組織結(jié)一定化學成分、物理力學性能、組織結(jié)構(gòu)的硬質(zhì)合金。構(gòu)的硬質(zhì)合金。單體脫蠟真空燒結(jié)儀單體脫蠟真空燒結(jié)儀1 1、真空燒結(jié)是指粉末、粉末壓坯或者其他形式、真空燒結(jié)是指粉末、粉末壓坯或者其他形式的物料在真空環(huán)境

10、下，在適當?shù)臏囟认率軣?，的物料在真空環(huán)境下，在適當?shù)臏囟认率軣?，借助于原子遷移實現(xiàn)顆粒間的聯(lián)結(jié)。借助于原子遷移實現(xiàn)顆粒間的聯(lián)結(jié)。2 2、真空燒結(jié)的工藝過程為：脫蠟（膠）、預燒、真空燒結(jié)的工藝過程為：脫蠟（膠）、預燒燒結(jié)冷卻出爐燒結(jié)冷卻出爐真空燒結(jié)爐的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖真空燒結(jié)爐的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 真空燒結(jié)爐的實物圖真空燒結(jié)爐的實物圖硬質(zhì)合金加工種類硬質(zhì)合金加工種類 磨料磨削加工磨料磨削加工 金剛石磨輪磨削加金剛石磨輪磨削加工工 電火花加工電火花加工 電解磨削加工電解磨削加工磨料磨削加工磨料磨削加工u磨料磨削加工方法，可磨料磨削加工方法，可用以加工模具及切削刀具。用以加工模具及切削刀具。u磨削硬質(zhì)合金常用的是

11、磨削硬質(zhì)合金常用的是綠色碳化硅砂輪。研磨拋綠色碳化硅砂輪。研磨拋光則多用碳化硼或金剛石光則多用碳化硼或金剛石粉等。粉等。磨料磨削加工簡圖磨料磨削加工磨料磨削加工優(yōu)缺點磨料磨削加工優(yōu)缺點優(yōu)點：優(yōu)點： 1.加工余量少，加加工余量少，加工精度高。工精度高。2.磨削加工范圍廣。磨削加工范圍廣。 缺點：缺點： 1.磨削速度高，耗磨削速度高，耗能多。能多。2.磨削工件表面易燒傷。磨削工件表面易燒傷。3.有殘余應(yīng)力。有殘余應(yīng)力。4.砂輪有一定的自銳砂輪有一定的自銳性。性。 金剛石磨輪磨削加工金剛石磨輪磨削加工 金剛石磨輪是目前磨金剛石磨輪是目前磨削硬質(zhì)合金最好的工具。削硬質(zhì)合金最好的工具。適用于精磨及半精磨

12、工適用于精磨及半精磨工序，用以加工硬質(zhì)合金、序，用以加工硬質(zhì)合金、陶瓷、半導體等高硬度脆陶瓷、半導體等高硬度脆性材料。性材料。 金剛石磨輪金剛石磨輪金剛石磨輪磨削加工優(yōu)缺點金剛石磨輪磨削加工優(yōu)缺點優(yōu)點優(yōu)點：1.能夠加工高硬材料。能夠加工高硬材料。2.能夠提高加工材料的粘度，降低能夠提高加工材料的粘度，降低表面粗糙度。表面粗糙度。3.實現(xiàn)硬脆材料的超實現(xiàn)硬脆材料的超光滑表面磨削。光滑表面磨削。 缺點：缺點：容易出現(xiàn)結(jié)合劑對磨粒容易出現(xiàn)結(jié)合劑對磨粒的把持力不夠，磨耗增大。的把持力不夠，磨耗增大。 電火花加工電火花加工電火花加工是利用浸在工作電火花加工是利用浸在工作液中的兩極間脈沖放電時產(chǎn)液中的兩極

13、間脈沖放電時產(chǎn)生的電蝕作用蝕除導電材料生的電蝕作用蝕除導電材料的特種加工方法，又稱放電的特種加工方法，又稱放電加工或電蝕加工。加工或電蝕加工。 電火花加工原理圖電火花加工原理圖電火花加工的優(yōu)缺點電火花加工的優(yōu)缺點u優(yōu)點：優(yōu)點：能加工普通切削加工方法難以切削能加工普通切削加工方法難以切削的材料和復雜形狀工件；加工時無切削力；不產(chǎn)生的材料和復雜形狀工件；加工時無切削力；不產(chǎn)生毛刺和刀痕溝紋等缺陷；工具電極材料無須比工件材毛刺和刀痕溝紋等缺陷；工具電極材料無須比工件材料硬；料硬；u缺點：缺點：1、不能加工不導電的材料；、不能加工不導電的材料；2、加工、加工過程中，有因為使用控制不良，引起火災(zāi)的安全隱

14、患；過程中，有因為使用控制不良，引起火災(zāi)的安全隱患；3、加工效率較低（相對機械加工來講）；、加工效率較低（相對機械加工來講）；4、加工過程造、加工過程造成被加工件的內(nèi)應(yīng)力增加而變形，加工尺寸精度不高。成被加工件的內(nèi)應(yīng)力增加而變形，加工尺寸精度不高。 電解磨削加工電解磨削加工電解磨削是由電解作用和機械作用相結(jié)電解磨削是由電解作用和機械作用相結(jié)合的磨削過程。電解起主導作用，約占合的磨削過程。電解起主導作用，約占75-90，機械作用在一般情況下僅占，機械作用在一般情況下僅占10. 電解磨削原理電解磨削原理u磨輪與工件之間保持一定的接觸壓磨輪與工件之間保持一定的接觸壓力，凸出的磨料使工件與磨輪的金屬力

15、，凸出的磨料使工件與磨輪的金屬基本體間構(gòu)成一定的間隙，流動的電基本體間構(gòu)成一定的間隙，流動的電解液經(jīng)噴嘴輸入間隙中，使工件表面解液經(jīng)噴嘴輸入間隙中，使工件表面產(chǎn)生電化學作用，金屬被電解并在其產(chǎn)生電化學作用，金屬被電解并在其表面上形成一層氧化薄膜，這層氧化表面上形成一層氧化薄膜，這層氧化薄膜，由磨輪上的磨料磨去，隨電解薄膜，由磨輪上的磨料磨去，隨電解液沖走，電解作用與磨削過程交替進液沖走，電解作用與磨削過程交替進行，直至達到一定的精度和光潔度為行，直至達到一定的精度和光潔度為止。止。 電解磨削優(yōu)缺點電解磨削優(yōu)缺點u 優(yōu)點：優(yōu)點：1.磨輪損耗低磨輪損耗低2.加工工件表面產(chǎn)熱加工工件表面產(chǎn)熱少。少。

16、3.不產(chǎn)生磨削燒傷、裂紋、殘余應(yīng)力。不產(chǎn)生磨削燒傷、裂紋、殘余應(yīng)力。u缺點：缺點：在高溫、高壓、高速以及惡劣的在高溫、高壓、高速以及惡劣的環(huán)境中，工件越來越難加工。環(huán)境中，工件越來越難加工。 國外硬質(zhì)合金國外硬質(zhì)合金u瑞典瑞典u總部設(shè)在瑞典的山特維克是歐洲最大的硬質(zhì)合金生產(chǎn)者總部設(shè)在瑞典的山特維克是歐洲最大的硬質(zhì)合金生產(chǎn)者和供貨商和供貨商,也是全世界最大的硬質(zhì)合金生產(chǎn)者和供貨商。也是全世界最大的硬質(zhì)合金生產(chǎn)者和供貨商。它的硬質(zhì)合金的它的硬質(zhì)合金的94%在國外銷售在國外銷售,而且大部分而且大部分(超過超過2000)是在國外生產(chǎn)的。是在國外生產(chǎn)的。 u 山特維克是硬質(zhì)合金行業(yè)最大的跨國公司。山特維

17、克是硬質(zhì)合金行業(yè)最大的跨國公司。1999年底年底,它在全世界它在全世界58個國家和地區(qū)設(shè)有子公司。還在未設(shè)子公司個國家和地區(qū)設(shè)有子公司。還在未設(shè)子公司的許多國家或地區(qū)設(shè)有辦事處。它的總資產(chǎn)約合的許多國家或地區(qū)設(shè)有辦事處。它的總資產(chǎn)約合40億美元。億美元。在硬質(zhì)合金及其工具方面在硬質(zhì)合金及其工具方面,1999年的銷售收入約合年的銷售收入約合18 3億美億美元。元。 國外硬質(zhì)合金國外硬質(zhì)合金u美國美國u總部設(shè)在美國的肯納金屬公司是硬質(zhì)合金行業(yè)的一個大總部設(shè)在美國的肯納金屬公司是硬質(zhì)合金行業(yè)的一個大跨國公司。它與山特維克不同跨國公司。它與山特維克不同,除了硬質(zhì)合金及其工具以除了硬質(zhì)合金及其工具以外外

18、,不生產(chǎn)其它產(chǎn)品。就這方面而言不生產(chǎn)其它產(chǎn)品。就這方面而言,它的生產(chǎn)規(guī)模與山特它的生產(chǎn)規(guī)模與山特維克相近。它維克相近。它1999年的銷售收入為年的銷售收入為19億美元。但同年的凈億美元。但同年的凈利潤只有利潤只有5430萬美元萬美元,大約只有山特維克硬質(zhì)合金系統(tǒng)的大約只有山特維克硬質(zhì)合金系統(tǒng)的四分之一。四分之一。 u肯納金屬肯納金屬1999年的總資產(chǎn)為年的總資產(chǎn)為20億美元億美元,它用于這方面科它用于這方面科研開發(fā)的經(jīng)費只有銷售額的研開發(fā)的經(jīng)費只有銷售額的1%左右左右,1999年是年是1880萬美元。萬美元。這個比例只有山特維克集團的三分之一強這個比例只有山特維克集團的三分之一強,絕對值只有可絕對值只有可諾滿的分三分之一強。諾滿的分三分之一強。 國外硬質(zhì)合金國外硬質(zhì)合