硬質(zhì)合金刀片制造工藝與設(shè)備要點(diǎn)精品資料

1、硬質(zhì)合金的加工工藝及設(shè)備專(zhuān)業(yè)：機(jī)械制造及其自動(dòng)化 班級(jí)：機(jī)制（3）班 姓名：XXX 時(shí)間：2014/7/31.2.目錄摘要 關(guān)鍵字、才、刖言3.硬質(zhì)合金的概述1.1 硬質(zhì)合金1.2 市場(chǎng)概況硬質(zhì)合金的生產(chǎn)工藝2.1 生產(chǎn)原料2.2 工藝流程2.3 加工種類(lèi)2.4 加工種類(lèi)優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比硬質(zhì)合金性能及其與使用關(guān)系3.1硬度3.23.3抗彎剛度沖擊韌性耐磨性 抗壓強(qiáng)度 導(dǎo)熱率3.7線脹系數(shù)硬質(zhì)合金的種類(lèi)及其用途4.1 硬質(zhì)合金的種類(lèi)4.2 各種牌號(hào)硬質(zhì)合金的用途5 硬質(zhì)合金的加工設(shè)備5.1 球磨機(jī)5.2 制粒設(shè)備5.3 自動(dòng)壓機(jī)5.4 單體真空脫蠟燒結(jié)爐6 國(guó)外硬質(zhì)合金6.1 瑞典6

2、.2 美國(guó)6.3 日本6.4 以色列小結(jié)參考資料致謝摘要： 硬質(zhì)合金石由難熔金屬的碳 化物以鐵族金屬鉆或鎳作膠結(jié)金屬，用粉末冶金方法制造的合金材料。由于硬質(zhì)合金具有高硬度、耐磨損、耐腐蝕、耐高溫和線脹系數(shù)小一系列優(yōu)點(diǎn)，在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，已成為金屬加工、礦山開(kāi)采、石油鉆探，國(guó)防軍工等不可缺少的重要工具材料。關(guān)鍵字：硬質(zhì)合金性能工藝設(shè)備、才、刖言硬質(zhì)合金具有很高的硬度、強(qiáng)度、耐磨性和耐腐蝕性，被譽(yù)為“工業(yè)牙齒”，并且未來(lái)高新技術(shù)武器裝備制造、尖端科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步以及核能源的快速發(fā)展，將大力提高對(duì)高技術(shù)含量和高質(zhì)量穩(wěn)定性的硬質(zhì)合金產(chǎn)品的需求。隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的迅速增長(zhǎng)，硬質(zhì)合金的需求也高速增長(zhǎng)。因此研究并

3、了解硬質(zhì)合金是十分有意義的事情。1硬質(zhì)合金的概述1.1硬質(zhì)合金由難熔金屬的硬質(zhì)化合物和粘結(jié)金屬通過(guò)粉末冶金工藝制成的一種合金材料。硬質(zhì)合金具有硬度高、耐磨、強(qiáng)度和韌性較好、耐熱、耐腐蝕等一系a列優(yōu)良性能，特別是它的高硬度和耐磨性，即使在500 C的溫度下也基本保持不變，在1000 C時(shí)仍有很高的硬度?，F(xiàn)在新型硬質(zhì)合金刀具的切削速度等于碳素鋼的數(shù) 百倍。1.2市場(chǎng)概況據(jù)中國(guó)鎢業(yè)協(xié)會(huì)硬質(zhì)合金分會(huì)提供的數(shù)據(jù)顯示，2011年全國(guó)有硬質(zhì)合金生產(chǎn)企業(yè)300余家，擁有專(zhuān)業(yè)科研院所 30余家，全行 業(yè)從業(yè)人員超過(guò)2.5萬(wàn)人。截至2011年，擁有10萬(wàn)t/a的鎢精 礦產(chǎn)能、18萬(wàn)t/a的鎢酸和鎢鹽的產(chǎn)能、6.2

4、萬(wàn)t/a的碳化鎢產(chǎn) 能、3.8萬(wàn)t/a的硬質(zhì)合金產(chǎn)能，以及 Co Ni、Ta、的配套供應(yīng) 能力。2011年中國(guó)硬質(zhì)合金產(chǎn)量為 2.35萬(wàn)噸，硬質(zhì)合金行業(yè)銷(xiāo)售收入 209億元，硬質(zhì)合金出口近 5000噸，出口創(chuàng)匯超過(guò)3.6億美元，硬質(zhì)合金深加工產(chǎn)品產(chǎn)量達(dá)到6600噸，占合金總產(chǎn)量的1/3。所生產(chǎn)的硬質(zhì)合金產(chǎn)品品種基本齊全，規(guī)格型號(hào)超過(guò)4萬(wàn)個(gè)，產(chǎn) 量和品種基本能滿足中國(guó)各經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域的需求。2 硬質(zhì)合金的生產(chǎn)工藝2.1 生產(chǎn)原料生產(chǎn)硬質(zhì)合金的的主要原料有三氧化鎢、鎢粉、三氧化鈦、鈮粉 或五氧化二鈮、氧化鈷及炭黑等。在硬質(zhì)合金的生產(chǎn)中，一般需 要制取碳化鎢、碳化鈦、碳化鈮和金屬鈷粉。2.2 工藝流程將碳

5、化鎢和鈷按所需的比例進(jìn)行配制， 然后加入酒精， 進(jìn)行球磨。球磨后經(jīng)干燥、過(guò)篩、加入成型劑，在進(jìn)行干燥、擦碎過(guò)篩，便 得到所需的混合料?；旌狭纤腿ミM(jìn)行壓制。壓制品在經(jīng)燒結(jié)，變 成最終成品。以下是流程圖：2.3加工種類(lèi)2.3.1磨料磨削加工磨料磨削加工方法，可用以加工模具及切削刀具， 其加工示意圖如右圖。研磨拋光則多用碳化硼磨削硬質(zhì)合金常用 的是綠色碳化硅砂輪?；蚪饎偸鄣?。意、：砂輪應(yīng)愈軟;綠饌化硅（GO選擇綠色碳化硅砂輪時(shí)應(yīng)注砂輪與工件的接觸面愈大, 在使用細(xì)粒度的砂輪時(shí)，應(yīng)選用較軟的砂輪;在加工過(guò)程中，工件使用機(jī)械夾固時(shí)，砂輪硬度應(yīng)較軟;加工時(shí)，使用冷卻液，可以提高砂輪的使用壽命。碳化硅砂輪

6、刃磨硬質(zhì)合金工具注意事項(xiàng)避免發(fā)生過(guò)熱現(xiàn)象。可以使用冷卻液消除。應(yīng)勤修砂輪。在刃磨過(guò)程中用力不能過(guò)猛。刃磨硬質(zhì)合金刀具是，應(yīng)先使刀體部分接觸砂輪，然后再磨合金部分，退刀時(shí)則應(yīng)先使合金部分離開(kāi)砂輪，這樣可不致將已磨好的刀刃被砂輪打壞。 硬質(zhì)合金道具的刃磨，要經(jīng)過(guò)粗磨和精磨，這時(shí)砂輪機(jī)的軸向及徑向跳動(dòng)應(yīng)調(diào)整好。232金剛石磨輪磨削加工金剛石磨輪是目前磨削硬質(zhì)合金最好的工具。由于用途不同，可分金屬結(jié)合，.軋1 4鑿fE -鈣舸冠A五五直匚口*六二劑、樹(shù)脂結(jié)合劑和電金屬結(jié)合劑金剛石磨輪等三種。金屬結(jié)合劑金剛石磨輪耐用度和生產(chǎn)效率CX -A高，多用于粗磨；樹(shù)脂結(jié)合劑金剛石磨輪具有較好的拋光性能，用于精磨；

7、電金屬結(jié)合劑易制造特小、特薄和其他異形面的金剛石磨輪，常用于小孔和異形加工面磨削及高硬度材料切割。金剛石磨輪的適用范圍：金剛石磨輪適用于精磨及半精磨工序， 用以加工硬質(zhì)合金、陶瓷、半導(dǎo)體等高硬度脆性材料。磨削余量 應(yīng)控制在0.1 0.2毫米，過(guò)大則引起金剛石消耗量增大，在刃 磨硬質(zhì)合金道具中，適用于刀刃磨前刃面等面積大而余量小的工 序。基體材金剛石磨輪結(jié)構(gòu)由基體、 非金剛石層及金剛石層等組成。料一般采用鋼、銅、鋁、電木等材料；非金剛石層，是連接金剛石層和基體之用，一般有一個(gè)或數(shù)十個(gè)槽與基體相 電火花加工硬質(zhì)合金可用于內(nèi)外磨、 平面磨、螺紋磨、成型模等。連以提高結(jié)合強(qiáng)度；金剛石層是磨輪的工作部分

8、，由金剛石、結(jié)合劑與填充料組成，厚度在1.5-5毫米之間。根據(jù)制造工藝不同，還可有其它的結(jié)構(gòu)形式，但大體上都包括上述三個(gè)部分。233 電火花加工電火花加工是利用浸在工作液中的兩極間脈沖放電時(shí)產(chǎn)生的電蝕作用蝕除導(dǎo)電材料的特種加工方法，又稱(chēng)放電加工或電蝕加工。電火花加工，由于電極消耗很小，可匸具電槿肚沖電 xtt被蝕除的詞機(jī)構(gòu)火花牧電以得到較高的加工精度。但由于電火花加工容易燒傷金屬，所以光潔度不能達(dá)到很高。近幾年來(lái)，許多許多單位采用普通磨床經(jīng)適當(dāng)改裝后作電火花磨 床使用，獲得良好效果。電火花加工硬質(zhì)合金磨具的工藝參數(shù)：1. 電極材料 對(duì)電極材料的要求是，導(dǎo)電性好，導(dǎo)熱性好、加工性好、抗腐蝕性高，

9、具有足夠的使用強(qiáng)度，成本低及生產(chǎn)率高。2. 電極形狀 ?？准庸さ碾姌O形狀，基本與孔型相一致。3. 液體介質(zhì) 在電火花加工中， 液體介質(zhì)的作用是使被加工的金屬顆粒從已加工部位排除， 降低電極溫度， 使加工過(guò)程穩(wěn)定，提高電極間隙之間的介電強(qiáng)度。對(duì)介質(zhì)的要求是粘度小，介電強(qiáng)度高，燃點(diǎn)高，對(duì)電極無(wú)化學(xué)作用，放點(diǎn)作用穩(wěn)定，來(lái)源充足，價(jià)格低。4. 放電間隙 火花放電的強(qiáng)度， 隨電極間隙的增減而變化。 在加工過(guò)程中，電極與工件之間的間隙逐漸變大，放電也隨之減弱直至停止。5. 電規(guī)準(zhǔn) 在電火花加工中， 合理地選擇電規(guī)準(zhǔn)， 對(duì)生產(chǎn)率和精度都有直接影響。2.3.4 電解磨削加工、 電解磨削的原理 電解磨削是由電解

10、作用和機(jī)械作用相結(jié)合的磨削過(guò)程。電解起主導(dǎo)作用，約占75-90 %，機(jī)械作用在一般情況下僅占10% .磨輪與工件之間保持一定的接觸壓力，凸出的磨料使工件過(guò)俺帶與磨輪的金屬基本體間構(gòu)0申1師科網(wǎng)*WWW. 81 tc C h. C 01TI成一定的間隙，流動(dòng)的電解液經(jīng)噴嘴輸入間隙中，使工件表面產(chǎn)生電化學(xué)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(guò)程交替進(jìn)行，直至達(dá)到一定的精度和光潔度為止。2.電解磨削的特點(diǎn) 電解磨削的主要特點(diǎn)是：生產(chǎn)率高、磨輪消耗較小、加工過(guò)程中無(wú)顯著熱作用，因而在加工過(guò)程中，工件表面不會(huì)產(chǎn)生過(guò)熱現(xiàn)象，防止磨

11、削裂紋發(fā)生。3.電解磨削適用于各種金屬材料加工，特別是對(duì)于一般機(jī)械加工方法以磨削的材料，如硬質(zhì)合金、高釩高速鋼，采用電解磨削，可收到良好的效果。目前主要用于磨削硬質(zhì)合金刀具、 *9y=-LJI'ft*毗匸件Z電解電桝讀電解產(chǎn)ft量具和模具。電解磨削設(shè)備電If戲剖廉理田主要由直流電源、機(jī) 床和液壓系統(tǒng)三部分組成。如圖:1.電源設(shè)備可采用低壓大電流發(fā)電機(jī)或硅整流器，供給直流電 壓為0-24伏。2.機(jī)床電解磨削機(jī)床一般多采用普通磨床改裝。3.液壓系統(tǒng) 液壓系統(tǒng)主要是電解液槽和液壓泵。電解液 電解液在電解磨削中，一方面其電解作用，另一方面起冷卻作用。電解液是電解磨削過(guò)程中的重要因素，它對(duì)加工

12、工件的光潔度、精度和生產(chǎn)率有很大影響，一般按下列原則進(jìn)行 選擇: 電導(dǎo)度大，以便通過(guò)大電流； 腐蝕性低; 對(duì)電解生成物溶解能力強(qiáng);對(duì)人體無(wú)害。四、導(dǎo)電磨輪 1.導(dǎo)電磨輪要求 導(dǎo)電磨輪的質(zhì)量好壞，直接影響到電解磨削效 果、加工質(zhì)量和生產(chǎn)效率。導(dǎo)電磨輪應(yīng)滿足下列要求:導(dǎo)電性能好;磨削能力高;磨輪體具有足夠的強(qiáng)度和硬度;能貯存一定數(shù)量的電解液;r耐用度高，在長(zhǎng)時(shí)間工作條件下，能保持規(guī)定的加工間隙; 使用壽命長(zhǎng)，制造成本低。五、電解磨削工藝參數(shù) 在電解磨削加工過(guò)程中，磨削效率與電解液濃度、溫度、流量， 電參數(shù)、加工間隙、接觸壓力、磨削用量有關(guān)，這些因素也影響 到表面光潔度和加工精度。2.4加工種類(lèi)優(yōu)缺

13、點(diǎn)對(duì)比優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)磨料磨削加工1.加工余量少，加工精度高。2.磨削加工范圍廣。1.磨削速度高，耗能多。2.磨削工件表面易燒傷。3.有殘余應(yīng)力。4.砂輪有一定的自銳性。金剛石磨輪磨削加1.能夠加工高硬材料。2.能夠提高加工材料的粘度，降低表面粗對(duì)于新發(fā)展的氮化硅等工程陶瓷、金屬陶瓷等，運(yùn)用金剛石砂輪進(jìn)行磨削時(shí)，容糙度。3.實(shí)現(xiàn)硬脆材料易出現(xiàn)結(jié)合劑對(duì)磨粒的把的超光滑表面磨削。持力不夠，磨耗增大；或結(jié)合劑的韌性過(guò)大，磨具中氣 孔少，磨削力下降，磨具磨 鈍后難于修整等，使整個(gè)磨削加工變得困難。電火花加電解磨削加工能加工普通切削加工方法難以切削的材料和復(fù)雜形狀工件;加工時(shí)無(wú)切削力;不產(chǎn)生毛刺和刀痕溝紋等缺陷

14、；工具電極材料無(wú)須比工件材料硬;1.磨輪損耗低2.加工工件表面產(chǎn)熱少。3.不產(chǎn)生磨削燒傷、裂紋、殘余應(yīng)力。1、不能加工不導(dǎo)電的材料;2、加工過(guò)程中，有因?yàn)槭褂每刂撇涣?，引起火?zāi)的安全隱患；3、加工效率較低（相對(duì)機(jī)械加工來(lái)講）；4、加工過(guò)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。在咼溫、咼壓、咼速以及惡劣的環(huán)境中，工件越來(lái)越難加工。3硬質(zhì)合金的性能及其與使用關(guān)系3.1硬度硬質(zhì)合金的主要成分是難溶金屬鎢和鈦的碳化物和膠結(jié)金屬鉆。由于難熔金屬碳化物具有極高的硬度，所以合金本身就具有很高的硬度。硬質(zhì)合金的硬度一jmoujcirc般在HRA86-93之間，并隨合金中含鉆量的增加而降低。在鎢鈦

15、鉆合金中，硬質(zhì)合金的硬度又隨其中碳化鈦含量的增加而提高。因此，在含鉆量相同時(shí)，鎢鈦鉆合金的硬度高于鎢鉆合金。其次，硬質(zhì)合金的硬度與碳化鎢晶粒的大小有密切關(guān)系，隨著碳 化鎢晶粒的細(xì)化，合金的硬度只增加。引起硬度的變化還有一些 工藝上的原因，球磨制度不當(dāng)、欠燒或過(guò)燒，均會(huì)使合金硬度降低。因此，適當(dāng)?shù)恼{(diào)硬質(zhì)合金的硬度。硬質(zhì)合金高溫硬度整碳化鎢的晶粒，改進(jìn)生產(chǎn)工藝可以改變好，在500C以下時(shí)，其硬度維持不變。當(dāng)溫度高于500C時(shí)，才有明顯的下降。但在1000-1100 C時(shí)，硬質(zhì)合金的硬度 HRA仍有73-76相當(dāng)HB430-477。二淬火鋼在200C時(shí)，硬度即迅速下降，在1000-1100 C時(shí)，其

16、硬度就降低到HB30-40.3.2抗彎強(qiáng)度在常溫時(shí)，硬質(zhì)合金的抗彎強(qiáng)度在75-250公斤/平方毫米之間， 并且含鉆量越高，抗彎強(qiáng)度越高，在含鉆量一定時(shí)，碳化鈦含量 增加引起抗彎強(qiáng)度急劇下降。 因此，鉆含量相同的鎢鉆合金抗彎強(qiáng)度高于鎢鈦鈷合金。 同時(shí)，抗彎強(qiáng)度與碳化鎢晶粒的大小有關(guān)，粗晶粒鎢鈷合金的抗彎剛度較細(xì)晶粒鎢鈷合金較高。這是由于碳化鎢晶粒增大后， 碳化鎢的總面積減小鈷層厚度增加，從而提高了硬質(zhì)合金的抗彎強(qiáng)度。硬質(zhì)合金的表面狀況對(duì)它的抗彎強(qiáng)度有很大的影響。在制造硬質(zhì)合金工具時(shí)， 應(yīng)防止其表面產(chǎn)生各種類(lèi)型的裂紋， 否則就會(huì)影響 到它的抗彎強(qiáng)度。例如。因磨削而產(chǎn)生網(wǎng)狀裂紋的合金，其抗彎 剛度大

17、約會(huì)降低 1/2 。若表面經(jīng)金剛砂 研磨，其抗彎強(qiáng)度可提 高25%。常溫時(shí)硬質(zhì)合金的抗彎強(qiáng)度較鋼為低，在設(shè)計(jì)、制造 和使用硬質(zhì)合金工具時(shí)，必須考慮這一點(diǎn)。3.3 沖擊韌性硬質(zhì)合金脆性很高，而且?guī)缀跖c溫度無(wú)關(guān)。在常溫時(shí)，淬火鋼的 沖擊韌性大于硬質(zhì)合金的沖擊韌性 1-2 倍，而退火鋼則大于硬質(zhì) 合金 9 倍。在高溫時(shí)，鋼的新鴻基韌性比硬質(zhì)合金大幾百倍。所 以，在鑲焊硬質(zhì)合金工具時(shí)， 不允許對(duì)硬質(zhì)合金刀片作沖擊性的 壓緊。在運(yùn)輸硬質(zhì)合金工具時(shí)， 應(yīng)注意不要使其互相碰撞或受到 沖擊，否則就會(huì)造成損壞現(xiàn)象。硬質(zhì)合金的沖擊韌性與合金中含鉆量有關(guān)。含鉆量愈高，沖擊韌性也愈高。根據(jù)實(shí)驗(yàn)， WC-Cc合金含鉆量

18、與沖擊韌性的關(guān)系如圖所示。硬質(zhì)合金的沖擊韌性隨碳化鎢的晶粒的增大而提高，所以* 丨jwC+g5” 3乂()0 375"玖)0( C)(%)WC-C（洽金的沖擊韌件和和結(jié)構(gòu)的關(guān)系2-2, 3 U in； 3-4. 94 u m：20-30 %。圖41 - WC"K-均粒度 1. 64 y m：例如粗晶合金 YG8C的沖擊韌性為0.35公斤-米/平方厘米，而細(xì)晶粒合金YG8則僅為0.25公斤/平方厘米。關(guān)于鎢鈦鉆合金和鎢鉆合金沖擊韌性的比較數(shù)據(jù)很少，有待進(jìn)步研究。3.4耐磨性硬質(zhì)合金的耐磨性比最好的高速鋼藥膏15-20倍。硬質(zhì)合金的耐 磨性能是極其錯(cuò)綜復(fù)雜的，并與其化學(xué)成分和組

19、織結(jié)構(gòu)等有關(guān)。當(dāng)其他條件一致時(shí)，硬質(zhì)合金中的碳化物晶粒越細(xì)， 其耐磨性越 高。硬質(zhì)合金的耐磨性在金屬切削加工中，起著極大的作用，特別是 在鋼材的連續(xù)切削加工中，刀具磨損時(shí)，尤為顯著。鎢鈦鉆合金由于在切削加工鋼材的過(guò)程中，刀劍表面形成一層氧化鈦薄膜， 使切削不易粘結(jié)在刀具表面，因而降低了切削對(duì)硬質(zhì)合金刀具的 磨損，故其耐磨性叫鎢鉆合金為高，這也就是切削鋼材時(shí)，為什么要選用鎢鈦鉆合金的一個(gè)重要原因。而在加工鑄鐵時(shí)，一方面 由于切削呈碎粒狀，另一方面切削溫度較低，刀具的磨損主要是 在后面上，故宜采用抗彎強(qiáng)度較高的鎢鉆類(lèi)合金。3.5 抗壓強(qiáng)度硬質(zhì)合金的抗壓強(qiáng)度與合金中的含鉆量和碳化鎢晶粒粗細(xì)有關(guān);鎢鉆

20、合金的抗壓強(qiáng)度隨鉆含量增加而增加，鉆含量5%寸抗壓強(qiáng) 度值最大，鉆含量繼續(xù)增加，其抗壓強(qiáng)度隨之而下降；細(xì)晶粒鎢鉆合金的抗壓強(qiáng)度也較粗晶粒鎢鉆合金較高，而鎢鈦鉆合金的抗 壓強(qiáng)度又低于鎢鉆合金，如圖所示。圖2 tfC-8%Coi金抗彎強(qiáng)度和I相結(jié)構(gòu)的關(guān)條17江平均粒度1.6心加37鮎屮血在鎢 鈦鉆合金中，其抗壓強(qiáng)度隨碳化鉆含量的增加而降低。3.6 導(dǎo)熱率鎢鈷合金的導(dǎo)熱率為 0.14-0.15 卡/厘米. 度. 秒，比高速鋼高 1-2 倍；而鎢鈦鈷合金的導(dǎo)熱率僅為 0.04-0.15 卡/ 厘米. 度. 秒，高 鈦合金如 YT30、YT60 的導(dǎo)熱率比高速鋼低。硬質(zhì)合金的導(dǎo)熱率 隨鈷含量增加而增加，

21、而鎢鈦鈷合金的導(dǎo)熱率又與含鈦量有關(guān)， 隨碳化鈦的含量增加而降低。在金屬切削加工時(shí)，到賬、熱率這一性能具有特別重要的意義。大家知道，金屬切削加工中產(chǎn)生的熱量，主要傳導(dǎo)于刀具、切屑 和被加工的零件上。 熱量的傳導(dǎo)過(guò)程， 在頗大程度上取決于刀具 的導(dǎo)熱率。當(dāng)?shù)毒叩膶?dǎo)熱率很高時(shí)，絕大部分的熱量傳給刀具， 極小部分傳給切屑與被加工零件。 當(dāng)?shù)毒叩膶?dǎo)熱率低時(shí)， 則與此 相反，熱量即大部分集中于切屑上，這對(duì)于切屑加工是有利的。因?yàn)榍行际艿綇?qiáng)熱就會(huì)軟化，亦即李玉切削過(guò)程的順利進(jìn)行。鎢鈦鈷合金由于含有大量的碳化鈦，導(dǎo)熱率顯著低于鎢鈷類(lèi)合 金。所以，在鋼材的連續(xù)切削加工時(shí)，采用鎢鈦鈷類(lèi)合金。但是 對(duì)某些難加工鋼材

22、， 如耐熱合金鋼和高強(qiáng)度合金鋼等， 則不能用 鎢鈦鈷類(lèi)合金加工， 而要采用具有較高使用強(qiáng)度的鎢鈷類(lèi)合金加 工。其主要原因在于加工這類(lèi)鋼材時(shí)， 不僅需要刀具材料有高的 耐磨性，而且具有足夠的使用強(qiáng)度，保證在切削過(guò)程中，不致有 崩刃或硬質(zhì)合金顆粒脫落而影響切削過(guò)程的順利進(jìn)行。 但鎢鈷類(lèi) 合金耐磨性差、加工效率低。3.6 線脹系數(shù)鎢鉆合金的線脹系數(shù)較小，低于高速鋼、碳素鋼和銅的線脹系數(shù)， 并且隨含鉆量增加而增加；鎢鈦鉆合金的線脹系數(shù)比鎢鉆合金 高，且隨碳化鈦含量增加而略增， 但其線脹系數(shù)比高速鋼仍小的多。各種主要牌號(hào)硬質(zhì)合金線脹系數(shù)見(jiàn)下表:合金牌號(hào)YG6YG8YG15YT5YT14YT15線膨脹系數(shù)

23、6.066.216.51在鑲焊硬質(zhì)合金工具時(shí)，由于硬質(zhì)合金和剛體線脹系數(shù)的差異， 經(jīng)鑲焊的工具冷卻時(shí)，內(nèi)外所受應(yīng)力不同，在表面形成內(nèi)向拉應(yīng) 力。在鑲焊后，應(yīng)采取措施消除這種內(nèi)應(yīng)力。否則，硬質(zhì)合金片 會(huì)產(chǎn)生裂紋或脫焊現(xiàn)象，從而造成硬質(zhì)合金工具的報(bào)廢。4硬質(zhì)合金的種類(lèi)及其用途4.1硬質(zhì)合金的種類(lèi)硬質(zhì)合金按其應(yīng)用，基本上可分為:切削用硬質(zhì)合金 硬質(zhì)合金模具 硬質(zhì)合金量具四、耐磨零件和礦山石油地質(zhì)用硬質(zhì)合金般WC-Co鋼材主要用于鑄鐵、有色金屬及其合金的切削加工 刀具、金屬拉伸模具及沖壓模具、耐磨零件、量具以及礦山石油 地質(zhì)工具；WC-TiC-Co類(lèi)合金主要用于鋼材切削加工；WC-T

24、iC-TaC(NbC)-Co 類(lèi)合金主要用于難加工材料的切削加工。4.2各種牌號(hào)硬質(zhì)合金的用途圓精加工及半精加工，鉆孔，擴(kuò)張，螺紋車(chē)YG3合金 用于無(wú)沖擊和切削斷面均勻的外削等。YG3X合金用于鑄造、有色金屬及其合金的精加工及半精加工，不能承受沖擊負(fù)荷。也可以作鋼材、有色金屬及其合金線材的細(xì)絲拉伸。YG4C合金 硬度和耐磨性高于 YG8合金，使用強(qiáng)度近于YG8合金。適于煤田地質(zhì)鉆井的鉆頭和煤炭IJgm采掘中的截煤機(jī)截齒、電煤鉆鉆頭等。YG6合金用于鑄鐵、有色金屬及其合金的半精加工和粗加工，非金屬材料切削加工以及鋼材和有色金屬及其合金的線材拉伸。亦可以用于制造易磨損的零件如噴嘴、尖頂?shù)纫约坝糜谛?/p>

25、整砂輪。YG6X合金屬細(xì)晶粒鎢鉆合金，其硬度和耐磨性較YG6合金高，使用強(qiáng)度近于YG6合金。適用于加工冷硬鑄鐵、耐熱合金鋼。也可以用于普通鑄鐵的精加工及鋼材、有色金屬的細(xì)絲拉伸。YG8合金使用強(qiáng)度較高，沖擊性能較YG6合金好，但耐磨性和允許的切削速度較低。適用于鑄鐵、有色金屬及其合金與非金屬材料加工；不平整斷面和斷續(xù)切'、PGg ,削時(shí)的粗車(chē)、粗刨、粗銑、鉆一般孔、深孔及擴(kuò)孔；鋼材、有色金屬及其合金的棒材和管材的拉 伸等。亦適用于電鉆鉆頭、截煤機(jī)截齒、油井鉆頭及工具的易磨 損零件。5硬質(zhì)合金的加工設(shè)備5.1 球磨機(jī)球磨機(jī)由給料部、出料部、回轉(zhuǎn)部、傳動(dòng)部（減速機(jī)，小傳動(dòng)齒輪，電機(jī)，電控）

26、等主要部分組成。中空軸采用鑄鋼件，內(nèi)襯可4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 有良好的耐磨性。本機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，工作可靠。有承載4嚴(yán)、球磨機(jī)主機(jī)包括筒體，筒體內(nèi)鑲有用耐磨材料制成的襯,筒體并維系其旋轉(zhuǎn)的軸承，還要有驅(qū)動(dòng)部分，如電動(dòng)機(jī)，和傳動(dòng)齒輪，皮帶輪，三角帶等。下圖為機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)原理圖:Q 2% 總 $印工+*0護(hù)：亠.wrr電牡I屮心傳動(dòng)EQ 3.1超臨速球K機(jī)儲(chǔ)ft禾】一電3卩向載宜*«支承灌礦量，承1 fl導(dǎo)何板丨7-WW=機(jī)H基閱1關(guān)于叫葉片的零件，一般不是主要部件，在進(jìn)料端的部件進(jìn)料口內(nèi)有內(nèi)螺旋可稱(chēng)其內(nèi)螺旋葉片,在出料端的部件出料口內(nèi)有內(nèi)螺旋也可稱(chēng)其內(nèi)螺旋葉

27、片。另外在出料端的輔助設(shè)備中如果用螺旋運(yùn)輸機(jī)，在該設(shè)備里 會(huì)有叫螺旋葉片的零件，但是嚴(yán)格的說(shuō)，它已經(jīng)不算球磨機(jī)的零 件了。根據(jù)物料及排礦方式，可選擇干式球磨機(jī)和濕式格子型球磨機(jī)。節(jié)能球磨機(jī)，采用自動(dòng)調(diào)心雙列向心球面墊片調(diào)整式破碎 機(jī)結(jié)構(gòu)圖滾子軸承，運(yùn)轉(zhuǎn)阻力小，節(jié)能效果顯著。筒體部分，在 原有筒體出料端增加了一段圓錐筒體，既增加了磨機(jī)的有效容 積，又使筒內(nèi)介質(zhì)分配更加合理。本產(chǎn)品廣泛用于有色金屬、黑 色金屬、非金屬選礦場(chǎng)及化工、建材行業(yè)作物料研磨使用。r I沖.球磨過(guò)程的影響因素 1、球磨筒傳速:臨界轉(zhuǎn)速可用下式表示：n臨界=42.4 / D1/2 (rpm,) D球磨 和筒的內(nèi)徑；米。當(dāng)實(shí)際轉(zhuǎn)

28、速為75%的臨界轉(zhuǎn)速時(shí)，發(fā)生的研磨主要是沖擊研磨，此時(shí)常用較大的球和較小的填充系數(shù)(<0.3)，用來(lái)研磨 較粗的粉末，當(dāng)實(shí)際轉(zhuǎn)速為 60%左右的臨界轉(zhuǎn)速時(shí)，發(fā)生的研磨 主要是滾動(dòng)淹沒(méi)，此時(shí)常采用較小的填充系數(shù)， 用來(lái)研磨極細(xì)的粉末，硬質(zhì)合金生產(chǎn)中球磨簡(jiǎn)轉(zhuǎn)速采用60 75%的臨界轉(zhuǎn)速。2、球的大小由于研磨是通過(guò)球表面與粉末表面的接觸而發(fā)生的，所以渙動(dòng)研磨酌效率是隨球徑的減小而提高的。但直徑過(guò)小的球轉(zhuǎn)動(dòng)慣量太小，效率反而降低，一般認(rèn)為直徑 5mm勺球研磨效率最高。在實(shí)際生產(chǎn)中，考慮到磨損等因素，制備YG 料時(shí)常用直徑為 510mm勺球，而制備YT料時(shí)常用直徑為1518mm勺球。3、填充系數(shù)填

29、充系數(shù)就是球勺體積與球磨筒勺體積之比。 若填充系數(shù)過(guò) 小（如0.20.3） ，球體只能整體地發(fā)生滑動(dòng)，彼此間勺相對(duì)位置 不會(huì)變換，因此只有球體與簡(jiǎn)壁間勺粉末被研磨，效率很低。若 填充系數(shù)過(guò)高 （ 如0.5） ，球勺運(yùn)動(dòng)就不會(huì)受到阻礙， 使研磨效率 變低。一般當(dāng)采用硬質(zhì)合金球和襯里時(shí)， 實(shí)現(xiàn)滾動(dòng)研磨勺最佳填 充系數(shù)為 0.40.5 。4、球料比 球料比就是球與物料勺重量比，其值越大，研磨效宰越高。但球 料比過(guò)高會(huì)減少裝料量， 反而使生產(chǎn)率下降。 一般情況下球料比 常取作 3:1 到 5:1 ，只有在制取極細(xì)混合料時(shí)，才采用 10:1 勺 球料比。5、液固比球與液固比是指一公斤料所加液體勺體積 （

30、 毫升） 。液固比過(guò)大，使粉末過(guò)于分散，研磨效率降低，液固比過(guò)小則料漿太稠，筒壁發(fā)生粘連，下易滾動(dòng)，效率更低，一般當(dāng)球料比為2:1 時(shí)，隨著混合磨YG料以每公斤加200毫升液體為宜；而磨TY料時(shí)，料中鈦含量勺提高，液體勺加入量也應(yīng)增加2060%。6、研磨時(shí)間在一定范圍內(nèi)， 延長(zhǎng)研磨時(shí)間可改善物料混合的均勻程度和碳化物顆粒的粉碎程度， 但過(guò)份長(zhǎng)的濕磨時(shí)間反而使磨碎效率降低，并增加碳化物晶粒在燒結(jié)時(shí)的下均勻長(zhǎng)大傾向。般濕磨時(shí)間在 1672 小時(shí)之間。5.2 制粒設(shè)備制粒工藝在粉末冶金與金剛石工具行業(yè)中獲得應(yīng)用與發(fā)展， 主要 是它具有下列優(yōu)越性所致： 1)粉末的流動(dòng)性得到提高與改善。粉末制粒后，其顆

31、粒直徑比 原始粉末粒徑大， 每個(gè)顆粒周?chē)山佑|到的顆粒數(shù)目減少， 故其 粘附性， 凝聚性與相互磨擦力大為減弱， 從而改善與提高顆粒料 的流動(dòng)性。2) 減少粉末與金剛石的偏析與聚集， 分布更為均勻， 改善了制品 的性能。制粒過(guò)程中事先將粉末、金剛石與粘結(jié)劑混合均勻，然 后加溶劑潤(rùn)濕再混合與制粒， 每顆金剛石都被粉末包裹， 然后冷 壓成形與燒結(jié)， 故防止了粉末的偏析及金剛石聚集， 進(jìn)而提高了制品的燒結(jié)性能，均勻性與產(chǎn)品的穩(wěn)定性。(3) 提高了制品的尺寸與重量精度。由于混合粉料流動(dòng)性的提高，則粉末制品的裝填與冷壓更為均勻，冷壓制品的幾何尺寸與重量精度提高。 這對(duì)于壓制異形制品，三明治刀頭及激光焊接鋸

32、片的過(guò)渡層刀頭效果更好。(4) 降低了冷壓模具的損耗。由于粉末流動(dòng)性好，金剛石均被粉末包裹，分布更為均勻，故冷壓模具損耗降低，模具壽命提高 50以上。(5) 提高了冷壓工藝的效率與經(jīng)濟(jì)性。(6) 減少粉末的污染對(duì)工人身體的危害。 采用 制粒工藝后細(xì)粉減 少，顆粒不易碎裂，便于保管與運(yùn)輸，使粉塵飛揚(yáng)與污染大大減 少。為適應(yīng)粉末冶金與金剛石工具制品性能的不斷提高及容積式冷壓機(jī)的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用， 制粒工藝與技術(shù)不斷發(fā)展。 造粒劑是制粒工 易于揮發(fā)析出， 不能有殘留物， 以免影響產(chǎn)品的最終性能與質(zhì)量。藝中的重要原材料。 它影響制粒的成形性能，同時(shí)在脫臘工藝中使用中應(yīng)減少污染與對(duì)人體危害。 隨著制粒技術(shù)的發(fā)

33、展， 制粒方 法多種多樣。 實(shí)際應(yīng)用的制粒設(shè)備多將幾種制粒方法與原理進(jìn)行 綜合，使粉料的混合，攪拌、噴霧、制粒、篩分與烘干工序一體 化。產(chǎn)量應(yīng)滿足批量生產(chǎn)與不 同粉末配方的要求，粒徑可調(diào)， 設(shè)備易于清洗，操作簡(jiǎn)單，控制方便，成本低廉。制粒方法壓團(tuán)法：將料粒在較低的壓力(200230kg/cm2 )下壓成一 定大小的團(tuán)塊，然后將團(tuán)塊打碎用 30 目的篩子過(guò)篩，就是 到了料粒。此法效率低，且所得料粒較硬。流動(dòng)性較差。滾動(dòng)法：使物料在滾筒中滾動(dòng)而球化制粒的，一般YG料要 求較細(xì)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(dòng)制粒機(jī)有連續(xù)式和間歇式二種。噴霧法：石蠟丙酮料漿噴霧，120

34、 C氮?dú)飧稍镆韵聻槠涔ぷ髟韴D及實(shí)物圖:兇A-3噴霧制粒系址囲10砂9送_rcH；Jh 咔卻sf 廠止I楂C-'亠】Mr|II1于5 b:! w '心雖仙1Blg丄*45.3自動(dòng)壓機(jī)粉末成型壓力機(jī)是通過(guò)加壓、加熱方法使粉末成形的壓力機(jī)。粉末成型液壓機(jī)由主機(jī)及控制機(jī)構(gòu)兩大部分組成。液壓機(jī)主機(jī)部分包括機(jī)身、主缸、頂出缸及充液裝置等。動(dòng)力機(jī)構(gòu)由油箱、液壓泵、電動(dòng)機(jī)及各種壓力閥和方向閥等組成。壓制工藝過(guò)程: 過(guò)程：壓制-干燥-加工清理 壓制工序包括稱(chēng)料，裝料、壓制和脫模這四個(gè)步驟。稱(chēng)料可用重量法或容量法。壓坯的干燥 以橡膠作成形劑時(shí)，為了完全排除壓坯中殘留的汽油和水分以提高壓坯強(qiáng)度，和

35、消除壓坯內(nèi)部的應(yīng)力， 壓坯必須經(jīng)過(guò)干燥。 用石蠟作成形劑的壓坯則不應(yīng)干燥，因?yàn)槭炄埸c(diǎn)較低，它會(huì)在干燥過(guò)程中滲到壓坯表面，反而降低壓坯的強(qiáng)度。 干燥一般在蒸汽干燥柜或電熱干燥箱中進(jìn)行，干燥溫度一般為100130C，干燥時(shí)間為1248時(shí)，為了提高效率，也可采用紅外線干燥，此時(shí)可采用較高的溫度（150200 C ）及較短的時(shí)間（0.51小時(shí)）。壓坯的加工和清理有的硬質(zhì)合金產(chǎn)品不宜一次直接壓成產(chǎn)品形狀，這就需要在 干燥后對(duì)壓坯進(jìn)行加工（如倒角、斜棱和園角等加工）。這種加 工通常用粒度150目的碳化硅砂輪在“萬(wàn)能磨床”上進(jìn)行。清理主要是用砂布和毛氈清除壓坯表面的毛刷，粘料等，并 對(duì)輕微的缺口掉角加以修

36、理， 最后檢查坯的形狀和尺寸， 及有無(wú) 壓制缺陷。以下為工作原理圖及其實(shí)物圖:CD-Jsh/yJFCL功韻運(yùn)的ft末曲金扌負(fù)具帖旳l-LiUSi 匕上凸fl! 2.申芯 4內(nèi) 卜戸15.i內(nèi)下凸«氐外下動(dòng)to5.3單體真空脫蠟燒結(jié)爐1、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) 境下，在適當(dāng)?shù)臏囟认率軣幔柚谠舆w移實(shí)現(xiàn)顆粒間的聯(lián)結(jié)。燒結(jié)目的是使多孔的粉末壓坯具有一定的結(jié)構(gòu)和性能的合金。2、真空燒結(jié)的工藝過(guò)程為：脫蠟（膠）、預(yù)燒f燒結(jié)冷卻出爐脫蠟（膠）一般在350400C下進(jìn)行34小時(shí)，它即可在真空下進(jìn)行，也可在氫氣中進(jìn)行。預(yù)燒一般在700 C左右進(jìn)行1小時(shí) 燒結(jié)一般在1

37、3501460C下進(jìn)行，整個(gè)燒結(jié)過(guò)程為 35小時(shí)，在最高溫度一般保溫 0.51小時(shí)。脫蠟（膠）預(yù)燒常與燒結(jié)分開(kāi)在另一個(gè)爐內(nèi)單獨(dú)進(jìn)行，但也可合并在一個(gè)爐室中進(jìn)行。3、真空燒結(jié)的優(yōu)點(diǎn)： 3.1 真空燒結(jié)能夠減少氣氛中的有害成分（水、氧、氮及其他的 雜質(zhì)等） 對(duì)物料的污染，避免出現(xiàn)脫碳、滲碳、還原、氧化和 滲氮等一系列反應(yīng)。 。 真空環(huán)境是其他燒結(jié)形式所不具備的 （當(dāng) 爐內(nèi)真空度達(dá)到 1.3*10-1 帕斯卡時(shí)，爐內(nèi)剩余氣體相當(dāng)于純度 為 99.99987%氬氣）； 3.2 真空燒結(jié)能夠使物料在出現(xiàn)液相之前使顆粒氧化膜完全排除，從而改 善了液相同碳化物相的濕潤(rùn)性，改善了合金組織結(jié)構(gòu)，提高了合金性能；

38、3.3 由于真空環(huán)及溶境下壓坯孔隙內(nèi)氣體量的降低，氣體產(chǎn)物更易排出孔隙以 于金屬中氣體的脫除， 使物料的致密性更高； 3.4 真空燒結(jié)能夠 使材料的耐磨性及強(qiáng)度更高； 3.5 真空燒結(jié)對(duì)降低產(chǎn)品成本也 有顯著效果； 4、真空燒結(jié)爐的用途： 真空燒結(jié)爐主要用于粉末冶金制品、金 屬注射成型制品、不銹鋼基、 硬質(zhì)合金、超合金、高比重合金、 陶瓷材料、磁性材料、釹鐵硼等的燒結(jié)。以下為真空燒結(jié)爐的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖及實(shí)物圖：上隔熱屏加熱器爐體主體 下隔熱屏 爐體底盤(pán)0 0Q 0V匡墾S a-如 _I .S f廠 莊 Il *二- M4真空燒結(jié)的發(fā)展趨勢(shì) 1、H2氣脫蠟相結(jié)合 雖然真空脫蠟是可行的，但有一些缺點(diǎn)。

39、(1)石蠟容易沉積在爐子的其他部分。為此，必須保持真空室 和水套室等的內(nèi)表面在 62C以上，以免石蠟?zāi)Y(jié)，并裝置石蠟 捕集器。(2)難以獲得脫蠟時(shí)所要求的均勻低溫，這是由于真空下缺乏 對(duì)流對(duì)熱因素。(3 )某些制品常處于另一些制品造成的局部石蠟飽和蒸汽中。2、采用低壓燒結(jié)真空燒結(jié)時(shí)鉆的揮發(fā)損失比較嚴(yán)重，咼真空下燒結(jié)甚至可咼達(dá)4%這不利于控制合金的成分與性能。然而高真空燒結(jié)又有利于氧化物的還原和氣體及雜質(zhì)的排除。為了解決這一矛盾，可以采用所謂低壓燒結(jié)法，其具體方法為:(1 )在10501200C范圍內(nèi)使用高真空，當(dāng)反應(yīng)完全和氣體裝除以后在爐室內(nèi)充入 Ar、He等惰性氣體，使壓力升到 0.2510

40、0毫米汞柱后，再把溫度升到最高溫度進(jìn)行燒結(jié)。(2)在燒結(jié)末期關(guān)閉真空系統(tǒng)，使壓力回升。(3)在最終燒結(jié)階段使用氫氣保持。6國(guó)外硬質(zhì)合金6.1瑞典總部設(shè)在瑞典的山特維克是歐洲最大的硬質(zhì)合金生產(chǎn)者SANDVIK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94%在國(guó)外銷(xiāo)售，而且大部分(超過(guò)2000 t )是在國(guó)外生產(chǎn)的。山特維克是硬質(zhì)合金行業(yè)最大的跨國(guó)公司。1999年底,它在全世界58個(gè)國(guó)家和地區(qū)設(shè)有子公司。還在未設(shè)子公司的許多國(guó)家或地區(qū)設(shè)有辦事處。它的總資產(chǎn)約合40億美元。在硬質(zhì)合金及其工具方面，1999年的銷(xiāo)售收入約合18 3億美元。山特維克集團(tuán)有三個(gè)子公司（不包括它控股的S

41、eco工具生產(chǎn)硬刀片的質(zhì)合金及其工廠具。它們是專(zhuān)門(mén)生產(chǎn)可轉(zhuǎn)位irnnh i'AI；，lK 1J比W "Irir , * 扇可諾滿公司,專(zhuān)門(mén)生產(chǎn)鑿巖（包括水泥）工具的鑿巖工具公司（現(xiàn)改名為采礦與工程工具公司）,和主要生產(chǎn)耐磨零件的硬質(zhì)材料公司。者還生產(chǎn)和開(kāi)發(fā)陶瓷（如假牙等）產(chǎn)品。自1992年從專(zhuān)門(mén)生產(chǎn)軸承的SKF公司收購(gòu)了切削工具公司（CuttingToolTechnology ,簡(jiǎn)稱(chēng)CTTTools ,全世界最大的 高速鋼工具生產(chǎn)公司）之后，將CTT與可諾滿合并成山特維克 工具制造公司（SandvilkTooling山特維克集團(tuán)1999年用于研究和開(kāi)發(fā)的經(jīng)費(fèi)將近1 1億美元,約占集團(tuán)銷(xiāo)售收入的 2