硬質(zhì)合金混合與成形PPT學(xué)習(xí)教案

1、會計學(xué)1硬質(zhì)合金混合與成形硬質(zhì)合金混合與成形第1頁/共66頁混合料的制備 過程的目的：過程的目的：將各種碳化物和粘結(jié)金屬的粉末配制成一定成分，一定粒度的均勻混合物 。 方法方法：濕球磨。 濕磨液體介質(zhì)的要求：濕磨液體介質(zhì)的要求： 與混合料組元不發(fā)生顯著的化學(xué)反應(yīng)； 沸點較低，在100左右能揮發(fā)； 表面張力較小，不使粉末聚團； 價廉等。 常用的介質(zhì)常用的介質(zhì)：最常用的為酒精，汽油（不氧化、硬化物料，減少合金孔洞，但料漿易沉淀，不易洗滌），水（最方便和便宜，但易氧化和結(jié)塊）。其它的如四氯化碳，苯和丙酮等則有毒和易揮發(fā)。第2頁/共66頁濕磨前后的物料 單獨濕磨WC( 24h)后，粉末粒度細化粒度細化

2、 單獨濕磨Co（24h)后，粉末粒度變大，冷焊現(xiàn)象粒度變大，冷焊現(xiàn)象第3頁/共66頁球磨過程的影響因素 球磨筒傳速球磨筒傳速：實際轉(zhuǎn)速為臨界轉(zhuǎn)速75%時，主要是沖擊研磨，常用較大的球和較小的填充系數(shù)(0.5)，球的運動就不會受到阻礙，使研磨效率變低。一般當(dāng)采用硬質(zhì)合金球和襯里時，實現(xiàn)滾動研磨的最佳填充系數(shù)為0.40.5。第4頁/共66頁球磨過程的影響因素 球料比球料比：通常，其值越大，研磨效率越高。但球料比過高會減少裝料量，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，只有在制取極細混合料時，才采用10:1的球料比。 液固比液固比：一公斤料所加液體的體積(毫升)。液固比過大，使粉末

3、過于分散，研磨效率降低，液固比過小則料漿太稠，球與筒壁發(fā)生粘連，不易滾動。當(dāng)球料比為2：1時，磨YG料以每公斤加200毫升液體為宜；而磨TY料時，隨著混合料中鈦含量的提高，液體加入量相應(yīng)增加2060%。 研磨時間研磨時間：延長研磨時間通?？筛纳莆锪匣旌系木鶆虺潭?，改善碳化物顆粒的粉碎程度，但過份長的濕磨時間反而使磨碎效率降低，并增加碳化物晶粒在燒結(jié)時的下均勻長大傾向。一般濕磨時間在1672小時之間。第5頁/共66頁制備過程與設(shè)備工序：配料濕磨干燥過篩 大規(guī)模生產(chǎn)振動干燥 小規(guī)模生產(chǎn)電烘箱、蒸汽干燥箱 過篩：WC-Co 5080目；WCTiCCo，100120目第6頁/共66頁普通模壓成形 模壓

4、成形工藝過程：模壓成形工藝過程：加成形刑(摻膠或摻蠟)制粒壓制壓坯的干燥加工和清理。 加成形劑的目的：加成形劑的目的： 改善混合料顆粒之間的結(jié)合狀態(tài)。 改善混合料的流動性及壓制性能，提高壓坯密度及密度均勻性。 保證必須的壓還強度。 對成形劑的要求：對成形劑的要求： 必須具有適當(dāng)?shù)恼承?，以保證壓坯有足夠的強度。 有一定的潤滑作用。 燒結(jié)后不殘留育害的雜質(zhì)。 在適當(dāng)?shù)娜軇┖洼^低的溫度下能夠溶解，以便與混合料均勻混合。 常用的成形劑：橡膠與石蠟常用的成形劑：橡膠與石蠟第7頁/共66頁 石蠟成形劑的特點石蠟成形劑的特點 允許較高的壓制壓力而不出觀分層； 不會“老化”，摻蠟料可長期儲存； 石蠟汽油溶液粘

5、性小，適用于噴霧干燥； 沒有灰分，不會給合金帶進雜質(zhì)； 粘性和彈性較小，允許的壓制速度較低； 與橡膠用量相同時，壓坯強度較低； 熔點較低，未脫蠟的壓坯不宣高速磨削。 硬質(zhì)合金生產(chǎn)中所用的石蠟是工業(yè)白蠟。石臘與橡膠成形劑的比較第8頁/共66頁 橡膠成形劑的主要特點橡膠成形劑的主要特點 壓坯強度較高，便于搬運和加工； 橡膠彈性較大，可用較快的壓制速度而不產(chǎn)生裂紋； 所需的壓制壓力一般比石蠟料低； 容易“老化”，摻膠料的存放期在兩周以內(nèi)； 在較低壓力下就易出現(xiàn)分層，故不利于細料混合料的壓制； 燒結(jié)時不能完全排出，有部分碳殘留； 硬質(zhì)合金生產(chǎn)中常用的橡膠是合成丁鈉膠或丁鈉膠。石臘與橡膠的比較第9頁/共

6、66頁成形劑溶液的制備 橡膠汽油溶液： 溶劑：航空汽油或溶劑汽油； 濃度：根據(jù)橡膠用量及混合料的松比來調(diào)整。一般為813wt%； 加入量： 0.61%。橡膠用量隨混合料松比的降低而增加，生產(chǎn)中一般是每20公斤混合料加1800毫升的橡膠汽油溶液。 第10頁/共66頁成形劑溶液的制備 石蠟汽油溶液：石蠟汽油溶液： 溶劑：溶劑：汽油； 濃度：濃度：生產(chǎn)中的石蠟汽油溶液的濃度一般為2030wt% 。為提高石蠟溶解度，通常將石蠟加熱熔化后倒入汽油內(nèi)，并立即使用； 加入量加入量：一般為12wt%。石蠟用量通量比合成橡膠高一倍以上且隨含鈷量的增加而增加。生產(chǎn)中一般是每20公斤混合料加2030wt%的石蠟汽油

7、溶液1800毫升。 灰分問題灰分問題： 橡膠汽油溶液 濃度（wt) 4-4.5 10-11 13.5-14灰分（wt) 0.035 0.07 0.11 石蠟汽油溶液：基本無灰分第11頁/共66頁粒料的制備料粒的制備主要包括摻膠摻膠(或摻蠟或摻蠟)和制粒和制粒兩道主要工序摻膠(蠟)過程：摻和干燥擦篩 拌和機拌和機 電熱干燥箱、蒸汽干燥柜電熱干燥箱、蒸汽干燥柜 擦篩機擦篩機第12頁/共66頁制粒制粒方法主要包括：制粒方法主要包括：壓團法、滾動法、噴霧法。 壓團法：將料粒在較低的壓力（200230kg/cm2）下壓成一定大小的團塊，然后將團塊打碎用30目的篩子過篩。此法效率低且所得料粒較硬。流動性較

8、差。 滾動法：物料在滾筒中滾動而球化制粒，一般YG料要求較細滾筒或較低轉(zhuǎn)速，而YT料則要求較粗滾筒或較高轉(zhuǎn)速，滾動制粒機有連續(xù)式和間歇式二種。 噴霧法：石蠟丙酮料漿噴霧，120 氮氣干燥第13頁/共66頁第14頁/共66頁壓制模具示意圖：1凹模 2上凸模 3下凸 4粉末第15頁/共66頁第16頁/共66頁三種基本壓制方式：a）單向壓制；b）雙向壓制；c）浮動壓制 第17頁/共66頁三種基本壓制方式第18頁/共66頁第19頁/共66頁第20頁/共66頁第21頁/共66頁思考：很古老的科學(xué)問題，如何增加粉末的理論堆積密度，如何實現(xiàn)？第22頁/共66頁 添加劑主要指潤滑劑和成形劑。 潤滑劑是為降低粉

9、末顆粒與模壁和模沖之間的摩擦而填加的物質(zhì)，通常有硬脂酸、硬脂酸鋅、二硫化銅、石墨粉等。 成形劑是為改善粉末成形性而添加的物質(zhì)，通常有合成橡膠、淀粉、石蠟等。不同的粉末所添加的潤滑劑和成形劑是不同的。 潤滑劑加入量對壓坯性能的影響 添加劑第23頁/共66頁第24頁/共66頁第25頁/共66頁等靜壓制原理圖：1-排氣閥；2-壓緊螺母； 3-蓋頂；4-密封圈；5-高壓容器；6-橡皮塞；7-模套；8-壓制料；9-壓力介質(zhì)入口。第26頁/共66頁第27頁/共66頁第28頁/共66頁第29頁/共66頁第30頁/共66頁熱等靜壓 第31頁/共66頁熱等靜壓工藝路線第32頁/共66頁第33頁/共66頁粉末軋制

10、工藝示意圖粉末軋制工藝示意圖:1:1粉末；粉末；22軋輥；軋輥；33軋坯；軋坯；44燒結(jié)；燒結(jié)；55精軋；精軋；66退火；退火；77成品。成品。 粉末軋制法與模壓法相比，優(yōu)點是制品的長度原則上不受限制；軋制制品密度比較均勻。但是，粉末軋制法生產(chǎn)的帶材厚度受軋輥直徑的限制（一般不超過10 mm），寬度也受到軋輥寬度的限制。粉末軋制法只能制取形狀較簡單的板帶材。 粉末軋制工藝第34頁/共66頁第35頁/共66頁第36頁/共66頁第37頁/共66頁第38頁/共66頁 A slip is spread on a moving band, dried, peeled from the band and

11、reeled up prior to further processing; The slip differs from that used for slip-casting because it has to act as a far stronger binder for the ceramic particles when the liquid phase is removed. 第39頁/共66頁第40頁/共66頁第41頁/共66頁第42頁/共66頁第43頁/共66頁第44頁/共66頁 a) b) c) d)圖 粉漿澆注工藝原理圖a)組合石膏模 b)粉漿澆注入模 c)吸收粉漿水分 d)

12、成型注件第45頁/共66頁金屬粉末注射成型技術(shù)Metal Powder Injection Molding第46頁/共66頁金屬粉末注射成型技術(shù)第47頁/共66頁MIM技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域 MIM工藝的出現(xiàn)為具有復(fù)雜形狀的高熔點、難加工的超硬材料和硬質(zhì)合金材料的推廣應(yīng)用帶來了契機。 已工業(yè)化生產(chǎn)的硬質(zhì)合金制品包括：硬質(zhì)合金刀具、微型鉆頭、離心器、噴嘴、各種泵用零件、活塞、過濾器、各種體育用品、紡織機械用導(dǎo)線器、高爾夫球頭、表帶、表殼等。第48頁/共66頁注射成型工藝原理示意圖1-模具；2-噴嘴；3-料筒；4-分流梭；5-料斗；6-注射柱塞第49頁/共66頁MIM的主要工藝步驟 第50頁/共66頁粘結(jié)

13、劑第51頁/共66頁 熱塑性體系：石蠟基粘結(jié)劑是最早使用，而且至今仍有競爭力的粘結(jié)劑休系。主要由石蠟與聚烯烴組成。如HDPE，LDPE，PP，PS，EVA，PEEA，POM/PE等。熱塑性粘結(jié)劑由于使用較多聚合物，成形坯強度高，但較多的聚合物會導(dǎo)致脫脂慢、裝載量低。 熱固性體系：熱固性粘結(jié)劑在脫脂時不產(chǎn)生小分子，有殘留，廢次品不能重復(fù)使用等，因此限制了它在實際工業(yè)中的應(yīng)用。 水溶性體系：水溶性粘結(jié)劑是20世紀90年代開發(fā)出的一類很有前途的體系，是從“固態(tài)聚合物溶液”（SPS）體系中發(fā)展起來的，用水溶性聚乙二醇（PEG）作主要成分，加部分PMMA或苯氧樹脂作粘結(jié)劑，在脫氧蒸餾水中浸泡脫脂，但這種

14、體系存在混合時間長、脫脂慢、溶脹等缺陷。粘結(jié)劑體系第52頁/共66頁混煉第53頁/共66頁 包括閉模、加料、塑化、注射、保壓、固化(冷卻定型)、開模出料等工序。而成型溫度、注射壓力（包括注射速度）、成型周期（包括注射、保壓、固化時間）被稱為注射成型工藝的“三大工藝條件”。注射成型工藝條件 第54頁/共66頁成型溫度 成型溫度包括：料筒、噴嘴、模具溫度。成型溫度是三大工藝條件之一，關(guān)系到物料的塑化、流動性、充模等工藝條件。第55頁/共66頁注射速度及注射壓力 注射壓力大小與注射機種類、物料流動性、模具澆口尺寸、產(chǎn)品厚度、模具溫度及流程等因素有關(guān)。 一般注射壓力略高于熱塑性塑料的注射壓力。 保壓的作用：使制品冷卻收縮時得以補料，尺寸準確，表面光潔，有利于消除氣泡。保壓時間一般0.32分鐘，特厚制品可達510分鐘。 注射速度與注射壓力、溫度、?？诔叽绲纫蛩赜嘘P(guān)。注射速度慢不利于充模，生產(chǎn)效率低，注射速度過快易混入氣泡。需通過實際實驗確定。 第56頁/共66頁2. 2