硬質(zhì)合金加工工藝及設(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(guó)外硬質(zhì)合金國(guó)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(guò)粉末冶金工藝粘結(jié)金屬通過(guò)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(qiáng)度強(qiáng)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(shí)仍有很高時(shí)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(guò)配屬（鈷粉或鎳粉）及少量添加劑（硬脂酸或依索敏）經(jīng)過(guò)配料，在

3、己烷研磨介質(zhì)中進(jìn)行混合和研磨，添加石蠟的料漿，料，在己烷研磨介質(zhì)中進(jìn)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(guò)篩、制粒，再經(jīng)真空干燥（或噴霧干燥）、過(guò)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(guò)精密摻蠟混合料經(jīng)鑒定合格，經(jīng)過(guò)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(guò)程原理各工藝過(guò)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(dòng)球磨機(jī)或攪拌球磨機(jī)裝入滾動(dòng)球磨機(jī)或攪拌球磨機(jī)，在球磨，在球磨機(jī)中合金球研磨體的沖擊、研磨作用下機(jī)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(xì)得到細(xì)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(dòng)過(guò)篩（或真空干燥、均噴霧干燥、振動(dòng)過(guò)篩（或真空干燥、均勻化破碎過(guò)篩），制成有一定成分和粒勻化破碎過(guò)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(jī)球磨機(jī)球磨機(jī)由給料部、出料部、回轉(zhuǎn)部、傳動(dòng)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）部（減速機(jī)，小傳動(dòng)齒輪，電機(jī)，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(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，工作可靠磨性。運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，工作可靠 。球磨機(jī)球磨機(jī) 球磨機(jī)結(jié)構(gòu)圖球磨機(jī)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(tuán)法、滾動(dòng)法、噴霧法。壓團(tuán)法、滾動(dòng)法、噴霧法。制粒方法對(duì)比制粒方法對(duì)比u壓團(tuán)法：將料粒在較低的壓力壓

6、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）下壓成一定大小的團(tuán)塊，然后將團(tuán)塊打碎用后將團(tuán)塊打碎用30目的篩子過(guò)篩，就是到了料目的篩子過(guò)篩，就是到了料粒。此法效率低，且所得料粒較硬。流動(dòng)性較粒。此法效率低，且所得料粒較硬。流動(dòng)性較差。差。u滾動(dòng)法：使物料在滾筒中滾動(dòng)而球化制粒的，滾動(dòng)法：使物料在滾筒中滾動(dòng)而球化制粒的，一般一般YG料要求較細(xì)的滾筒或較低的轉(zhuǎn)速，而料要求較細(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。機(jī)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?dú)飧稍锏獨(dú)飧稍飮婌F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(jī)沖將混合料裝入定型模腔內(nèi)，在壓力機(jī)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(jī)械嚙的距離變小，粉末顆粒之間發(fā)生機(jī)械嚙合，孔隙度大大降低，同時(shí)在成型劑的合，孔隙度大大降低，同時(shí)在成型劑的作用下，作用下，混合料被密實(shí)成具有一定形狀、混合料被密實(shí)成具有一定形狀、尺寸、密度、強(qiáng)度的壓坯。尺寸、密度

8、、強(qiáng)度的壓坯。自動(dòng)壓機(jī)自動(dòng)壓機(jī)u粉末成型壓力機(jī)是通過(guò)加壓、加熱方法使粉粉末成型壓力機(jī)是通過(guò)加壓、加熱方法使粉末成形的壓力機(jī)。末成形的壓力機(jī)。u粉末成型液壓機(jī)由主機(jī)及控制機(jī)構(gòu)兩大部分粉末成型液壓機(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。缸及充液裝置等。 動(dòng)力機(jī)構(gòu)由油箱、液壓泵、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。電動(dòng)機(jī)及各種壓力閥和方向閥等組成。壓制工藝過(guò)程壓制工藝過(guò)程壓制工藝過(guò)程：壓制工藝過(guò)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(jìn)行真空脫蠟燒在真空條件下

9、加熱，進(jìn)行真空脫蠟燒結(jié)過(guò)程，有利于排除雜質(zhì)，提高燒結(jié)氣結(jié)過(guò)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(rùn)濕性，促進(jìn)反氛純度，改善粘結(jié)相的潤(rùn)濕性，促進(jìn)反應(yīng)。應(yīng)。u在整個(gè)燒結(jié)過(guò)程中，燒結(jié)體致密到接在整個(gè)燒結(jié)過(guò)程中，燒結(jié)體致密到接近無(wú)孔隙，并產(chǎn)生一系列物理化學(xué)作用近無(wú)孔隙，并產(chǎn)生一系列物理化學(xué)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(xué)成分、物理力學(xué)性能、組織結(jié)一定化學(xué)成分、物理力學(xué)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(dāng)?shù)臏囟认率軣?，的物料在真空環(huán)境下，在適當(dāng)?shù)臏囟认率軣?，借助于原子遷移實(shí)現(xiàn)顆粒間的聯(lián)結(jié)。借助于原子遷移實(shí)現(xiàn)顆粒間的聯(lián)結(jié)。2 2、真空燒結(jié)的工藝過(guò)程為：脫蠟（膠）、預(yù)燒、真空燒結(jié)的工藝過(guò)程為：脫蠟（膠）、預(yù)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(shí)物圖真空燒結(jié)爐的實(shí)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(jiǎn)圖磨料磨削加工磨料磨削加工優(yōu)缺點(diǎn)磨料磨削加工優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)： 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(diǎn)：缺點(diǎn)： 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(dǎo)體等高硬度脆陶瓷、半導(dǎo)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(diǎn)金剛石磨輪磨削加工優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：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(shí)現(xiàn)硬脆材料的超實(shí)現(xiàn)硬脆材料的超光滑表面磨削。光滑表面磨削。 缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：容易出現(xiàn)結(jié)合劑對(duì)磨粒容易出現(xiàn)結(jié)合劑對(duì)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(shí)產(chǎn)液中的兩極

13、間脈沖放電時(shí)產(chǎn)生的電蝕作用蝕除導(dǎo)電材料生的電蝕作用蝕除導(dǎo)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(diǎn)電火花加工的優(yōu)缺點(diǎn)u優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：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(fù)雜形狀工件；加工時(shí)無(wú)切削力；不產(chǎn)生的材料和復(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；工具電極材料無(wú)須比工件材毛刺和刀痕溝紋等缺陷；工具電極材料無(wú)須比工件材料硬；料硬；u缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：1、不能加工不導(dǎo)電的材料；、不能加工不導(dǎo)電的材料；2、加工、加工過(guò)程中，有因?yàn)槭褂每刂撇涣?，引起火?zāi)的安全隱

14、患；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）；、加工效率較低（相對(duì)機(jī)械加工來(lái)講）；4、加工過(guò)程造、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。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(jī)械作用相結(jié)電解磨削是由電解作用和機(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，機(jī)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(dòng)的電基本體間構(gòu)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(guò)程交替進(jìn)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行，直至達(dá)到一定的精度和光潔度為止。止。 電解磨削優(yōu)缺點(diǎn)電解磨削優(yōu)缺點(diǎn)u 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：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(diǎn)：缺點(diǎn)：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(lái)越難加工。環(huán)境中，工件越來(lái)越難加工。 國(guó)外硬質(zhì)合金國(guó)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(guó)外銷售在國(guó)外銷售,而且大部分而且大部分(超過(guò)超過(guò)2000)是在國(guó)外生產(chǎn)的。是在國(guó)外生產(chǎn)的。 u 山特維克是硬質(zhì)合金行業(yè)最大的跨國(guó)公司。山特維

17、克是硬質(zhì)合金行業(yè)最大的跨國(guó)公司。1999年底年底,它在全世界它在全世界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。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(guó)外硬質(zhì)合金國(guó)外硬質(zhì)合金u美國(guó)美國(guó)u總部設(shè)在美國(guó)的肯納金屬公司是硬質(zhì)合金行業(yè)的一個(gè)大總部設(shè)在美國(guó)的肯納金屬公司是硬質(zhì)合金行業(yè)的一個(gè)大跨國(guó)公司。它與山特維克不同跨國(guó)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(rùn)只有利潤(rùn)只有5430萬(wàn)美元萬(wàn)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(fèi)只有銷售額的研開發(fā)的經(jīng)費(fèi)只有銷售額的1%左右左右,1999年是年是1880萬(wàn)美元。萬(wàn)美元。這個(gè)比例只有山特維克集團(tuán)的三分之一強(qiáng)這個(gè)比例只有山特維克集團(tuán)的三分之一強(qiáng),絕對(duì)值只有可絕對(duì)值只有可諾滿的分三分之一強(qiáng)。諾滿的分三分之一強(qiáng)。 國(guó)外硬質(zhì)合金國(guó)外硬質(zhì)合金