硬质合金刀片制造工艺与设备要点(共45页).doc

精选优质文档-倾情为你奉上专业：机械制造及其自动化班级：机制（3）班姓名：XXX时间：2014/7/3目录摘要1.关键字2.前言3.1 硬质合金的概述1.1 硬质合金 1.2 市场概况2 硬质合金的生产工艺2.1 生产原料2.2工艺流程2.3 加工种类2.4 加工种类优缺点对比3 硬质合金性能及其与使用关系 3.1 硬度 3.2 抗弯刚度 3.3 冲击韧性 3.4 耐磨性 3.5 抗压强度 3.6 导热率 3.7 线胀系数4 硬质合金的种类及其用途 4.1 硬质合金的种类 4.2 各种牌号硬质合金的用途5 硬质合金的加工设备5.1 球磨机5.2 制粒设备5.3 自动压机5.4 单体真空脱蜡烧结炉6 国外硬质合金6.1 瑞典6.2 美国6.3 日本 6.4 以色列小结.参考资料.致谢.摘要：硬质合金石由难熔金属的碳化物以铁族金属钴或镍作胶结金属，用粉末冶金方法制造的合金材料。由于硬质合金具有高硬度、耐磨损、耐腐蚀、耐高温和线胀系数小一系列优点，在现代工业生产中，已成为金属加工、矿山开采、石油钻探，国防军工等不可缺少的重要工具材料。关键字：硬质合金 性能 工艺 设备前言硬质合金具有很高的硬度、强度、耐磨性和耐腐蚀性，被誉为“工业牙齿”， 并且未来高新技术武器装备制造、尖端科学技术的进步以及核能源的快速发展，将大力提高对高技术含量和高质量稳定性的硬质合金产品的需求。随着国民经济的迅速增长，硬质合金的需求也高速增长。因此研究并了解硬质合金是十分有意义的事情。1 硬质合金的概述1.1 硬质合金由难熔金属的硬质化合物和粘结金属通过粉末冶金工艺制成的一种合金材料。硬质合金具有硬度高、耐磨、强度和韧性较好、耐热、耐腐蚀等一系列优良性能，特别是它的高硬度和耐磨性，即使在500的温度下也基本保持不变，在1000时仍有很高的硬度。现在新型硬质合金刀具的切削速度等于碳素钢的数百倍。1.2 市场概况据中国钨业协会硬质合金分会提供的数据显示，2011年全国有硬质合金生产企业300余家，拥有专业科研院所30余家，全行业从业人员超过2.5万人。截至2011年，拥有10万t/a的钨精矿产能、18万t/a的钨酸和钨盐的产能、6.2万t/a的碳化钨产能、3.8万t/a的硬质合金产能，以及Co、Ni、Ta、的配套供应能力。2011年中国硬质合金产量为2.35万吨，硬质合金行业销售收入209亿元，硬质合金出口近5000吨，出口创汇超过3.6亿美元，硬质合金深加工产品产量达到6600吨，占合金总产量的1/3。所生产的硬质合金产品品种基本齐全，规格型号超过4万个，产量和品种基本能满足中国各经济领域的需求。2 硬质合金的生产工艺 2.1 生产原料生产硬质合金的的主要原料有三氧化钨、钨粉、三氧化钛、铌粉或五氧化二铌、氧化钴及炭黑等。在硬质合金的生产中，一般需要制取碳化钨、碳化钛、碳化铌和金属钴粉。2.2 工艺流程将碳化钨和钴按所需的比例进行配制，然后加入酒精，进行球磨。球磨后经干燥、过筛、加入成型剂，在进行干燥、擦碎过筛，便得到所需的混合料。混合料送去进行压制。压制品在经烧结，变成最终成品。以下是流程图：半检加工WC Co酒精WC Co酒精过滤YT合金YG合金 干燥过筛掺胶干燥擦碎制粒干燥压制装舟包装喷砂烧粘成品检查TiO2 WC C碳化球磨2.3 加工种类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，其加工示意图如右图。 磨削硬质合金常用的是绿色碳化硅砂轮。研磨抛光则多用碳化硼或金刚石粉等。选择绿色碳化硅砂轮时应注意： 砂轮与工件的接触面愈大，砂轮应愈软； 在使用细粒度的砂轮时，应选用较软的砂轮；在加工过程中，工件使用机械夹固时，砂轮硬度应较软；加工时，使用冷却液，可以提高砂轮的使用寿命。碳化硅砂轮刃磨硬质合金工具注意事项 避免发生过热现象。可以使用冷却液消除。 应勤修砂轮。 在刃磨过程中用力不能过猛。 刃磨硬质合金刀具是，应先使刀体部分接触砂轮，然后再磨合金部分，退刀时则应先使合金部分离开砂轮，这样可不致将已磨好的刀刃被砂轮打坏。 硬质合金道具的刃磨，要经过粗磨和精磨，这时砂轮机的轴向及径向跳动应调整好。2.3.2 金刚石磨轮磨削加工金刚石磨轮是目前磨削硬质合金最好的工具。由于用途不同，可分金属结合剂、树脂结合剂和电金属结合剂金刚石磨轮等三种。金属结合剂金刚石磨轮耐用度和生产效率高，多用于粗磨；树脂结合剂金刚石磨轮具有较好的抛光性能，用于精磨；电金属结合剂易制造特小、特薄和其他异形面的金刚石磨轮，常用于小孔和异形加工面磨削及高硬度材料切割。金刚石磨轮的适用范围：金刚石磨轮适用于精磨及半精磨工序，用以加工硬质合金、陶瓷、半导体等高硬度脆性材料。磨削余量应控制在0.10.2毫米，过大则引起金刚石消耗量增大，在刃磨硬质合金道具中，适用于刀刃磨前刃面等面积大而余量小的工序。金刚石磨轮结构由基体、非金刚石层及金刚石层等组成。基体材料一般采用钢、铜、铝、电木等材料；非金刚石层，是连接金刚石层和基体之用，一般有一个或数十个槽与基体相连以提高结合强度；金刚石层是磨轮的工作部分，由金刚石、结合剂与填充料组成，厚度在1.5-5毫米之间。根据制造工艺不同，还可有其它的结构形式，但大体上都包括上述三个部分。2.3.3 电火花加工电火花加工是利用浸在工作液中的两极间脉冲放电时产生的电蚀作用蚀除导电材料的特种加工方法，又称放电加工或电蚀加工。电火花加工，由于电极消耗很小，可以得到较高的加工精度。但由于电火花加工容易烧伤金属，所以光洁度不能达到很高。电火花加工硬质合金可用于内外磨、平面磨、螺纹磨、成型模等。近几年来，许多许多单位采用普通磨床经适当改装后作电火花磨床使用，获得良好效果。电火花加工硬质合金磨具的工艺参数：1. 电极材料 对电极材料的要求是，导电性好，导热性好、加工性好、抗腐蚀性高，具有足够的使用强度，成本低及生产率高。2. 电极形状 模孔加工的电极形状，基本与孔型相一致。3. 液体介质 在电火花加工中，液体介质的作用是使被加工的金属颗粒从已加工部位排除，降低电极温度，使加工过程稳定，提高电极间隙之间的介电强度。对介质的要求是粘度小，介电强度高，燃点高，对电极无化学作用，放点作用稳定，来源充足，价格低。4. 放电间隙 火花放电的强度，随电极间隙的增减而变化。在加工过程中，电极与工件之间的间隙逐渐变大，放电也随之减弱直至停止。5. 电规准 在电火花加工中，合理地选择电规准，对生产率和精度都有直接影响。2.3.4 电解磨削加工一、 电解磨削的原理 电解磨削是由电解作用和机械作用相结合的磨削过程。电解起主导作用，约占75-90，机械作用在一般情况下仅占10.磨轮与工件之间保持一定的接触压力，凸出的磨料使工件与磨轮的金属基本体间构成一定的间隙，流动的电解液经喷嘴输入间隙中，使工件表面产生电化学作用，金属被电解并在其表面上形成一层氧化薄膜，这层氧化薄膜，由磨轮上的磨料磨去，随电解液冲走，电解作用与磨削过程交替进行，直至达到一定的精度和光洁度为止。2. 电解磨削的特点 电解磨削的主要特点是：生产率高、磨轮消耗较小、加工过程中无显著热作用，因而在加工过程中，工件表面不会产生过热现象，防止磨削裂纹发生。3. 电解磨削适用于各种金属材料加工，特别是对于一般机械加工方法以磨削的材料，如硬质合金、高钒高速钢，采用电解磨削，可收到良好的效果。目前主要用于磨削硬质合金刀具、量具和模具。二、 电解磨削设备 主要由直流电源、机床和液压系统三部分组成。如图：1. 电源设备 可采用低压大电流发电机或硅整流器，供给直流电压为0-24伏。2. 机床 电解磨削机床一般多采用普通磨床改装。3. 液压系统 液压系统主要是电解液槽和液压泵。三、 电解液 电解液在电解磨削中，一方面其电解作用，另一方面起冷却作用。电解液是电解磨削过程中的重要因素，它对加工工件的光洁度、精度和生产率有很大影响，一般按下列原则进行选择： 电导度大，以便通过大电流; 腐蚀性低； 对电解生成物溶解能力强；对人体无害。四、导电磨轮1. 导电磨轮要求 导电磨轮的质量好坏，直接影响到电解磨削效果、加工质量和生产效率。导电磨轮应满足下列要求： 导电性能好； 磨削能力高； 磨轮体具有足够的强度和硬度； 能贮存一定数量的电解液； 耐用度高，在长时间工作条件下，能保持规定的加工间隙； 使用寿命长，制造成本低。五、电解磨削工艺参数在电解磨削加工过程中，磨削效率与电解液浓度、温度、流量，电参数、加工间隙、接触压力、磨削用量有关，这些因素也影响到表面光洁度和加工精度。2.4 加工种类优缺点对比优点缺点磨料磨削加工1.加工余量少，加工精度高。2.磨削加工范围广。1.磨削速度高，耗能多。2.磨削工件表面易烧伤。3.有残余应力。4.砂轮有一定的自锐性。金刚石磨轮磨削加工1.能够加工高硬材料。2.能够提高加工材料的粘度，降低表面粗糙度。3.实现硬脆材料的超光滑表面磨削。 对于新发展的氮化硅等工程陶瓷、金属陶瓷等，运用金刚石砂轮进行磨削时，容易出现结合剂对磨粒的把持力不够，磨耗增大;或结合剂的韧性过大，磨具中气孔少，磨削力下降，磨具磨钝后难于修整等，使整个磨削加工变得困难。电火花加工能加工普通切削加工方法难以切削的材料和复杂形状工件；加工时无切削力；不产生毛刺和刀痕沟纹等缺陷；工具电极材料无须比工件材料硬； 1、不能加工不导电的材料；2、加工过程中，有因为使用控制不良，引起火灾的安全隐患；3、加工效率较低（相对机械加工来讲）；4、加工过程造成被加工件的内应力增加而变形，加工尺寸精度不高。电解磨削加工1.磨轮损耗低2.加工工件表面产热少。3.不产生磨削烧伤、裂纹、残余应力。在高温、高压、高速以及恶劣的环境中，工件越来越难加工。3 硬质合金的性能及其与使用关系3.1 硬度硬质合金的主要成分是难溶金属钨和钛的碳化物和胶结金属钴。由于难熔金属碳化物具有极高的硬度，所以合金本身就具有很高的硬度。硬质合金的硬度一般在HRA86-93之间，并随合金中含钴量的增加而降低。在钨钛钴合金中，硬质合金的硬度又随其中碳化钛含量的增加而提高。因此，在含钴量相同时，钨钛钴合金的硬度高于钨钴合金。其次，硬质合金的硬度与碳化钨晶粒的大小有密切关系，随着碳化钨晶粒的细化，合金的硬度只增加。引起硬度的变化还有一些工艺上的原因，球磨制度不当、欠烧或过烧，均会使合金硬度降低。因此，适当的调整碳化钨的晶粒，改进生产工艺可以改变硬质合金的硬度。硬质合金高温硬度好，在500以下时，其硬度维持不变。当温度高于500时，才有明显的下降。但在1000-1100时，硬质合金的硬度HRA仍有73-76相当HB430-477。二淬火钢在200时，硬度即迅速下降，在1000-1100时，其硬度就降低到HB30-40.3.2 抗弯强度在常温时，硬质合金的抗弯强度在75-250公斤/平方毫米之间，并且含钴量越高，抗弯强度越高，在含钴量一定时，碳化钛含量增加引起抗弯强度急剧下降。因此，钴含量相同的钨钴合金抗弯强度高于钨钛钴合金。同时，抗弯强度与碳化钨晶粒的大小有关，粗晶粒钨钴合金的抗弯刚度较细晶粒钨钴合金较高。这是由于碳化钨晶粒增大后，碳化钨的总面积减小钴层厚度增加，从而提高了硬质合金的抗弯强度。硬质合金的表面状况对它的抗弯强度有很大的影响。在制造硬质合金工具时，应防止其表面产生各种类型的裂纹，否则就会影响到它的抗弯强度。例如。因磨削而产生网状裂纹的合金，其抗弯刚度大约会降低1/2。若表面经金刚砂 研磨，其抗弯强度可提高25。常温时硬质合金的抗弯强度较钢为低，在设计、制造和使用硬质合金工具时，必须考虑这一点。3.3 冲击韧性硬质合金脆性很高，而且几乎与温度无关。在常温时，淬火钢的冲击韧性大于硬质合金的冲击韧性1-2倍，而退火钢则大于硬质合金9倍。在高温时，钢的新鸿基韧性比硬质合金大几百倍。所以，在镶焊硬质合金工具时，不允许对硬质合金刀片作冲击性的压紧。在运输硬质合金工具时，应注意不要使其互相碰撞或受到冲击，否则就会造成损坏现象。硬质合金的冲击韧性与合金中含钴量有关。含钴量愈高，冲击韧性也愈高。根据实验，WC-Co合金含钴量与冲击韧性的关系如图所示。硬质合金的冲击韧性随碳化钨的晶粒的增大而提高，所以粗晶粒钨钴合金较细晶粒钨钴合金高20-30。例如粗晶合金YG8C的冲击韧性为0.35公斤-米/平方厘米，而细晶粒合金YG8则仅为0.25公斤/平方厘米。关于钨钛钴合金和钨钴合金冲击韧性的比较数据很少，有待进一步研究。3.4 耐磨性硬质合金的耐磨性比最好的高速钢药膏15-20倍。硬质合金的耐磨性能是极其错综复杂的，并与其化学成分和组织结构等有关。当其他条件一致时，硬质合金中的碳化物晶粒越细，其耐磨性越高。硬质合金的耐磨性在金属切削加工中，起着极大的作用，特别是在钢材的连续切削加工中，刀具磨损时，尤为显著。钨钛钴合金由于在切削加工钢材的过程中，刀剑表面形成一层氧化钛薄膜，使切削不易粘结在刀具表面，因而降低了切削对硬质合金刀具的磨损，故其耐磨性叫钨钴合金为高，这也就是切削钢材时，为什么要选用钨钛钴合金的一个重要原因。而在加工铸铁时，一方面由于切削呈碎粒状，另一方面切削温度较低，刀具的磨损主要是在后面上，故宜采用抗弯强度较高的钨钴类合金。3.5 抗压强度硬质合金的抗压强度与合金中的含钴量和碳化钨晶粒粗细有关；钨钴合金的抗压强度随钴含量增加而增加，钴含量5%时抗压强度值最大，钴含量继续增加，其抗压强度随之而下降；细晶粒钨钴合金的抗压强度也较粗晶粒钨钴合金较高，而钨钛钴合金的抗压强度又低于钨钴合金，如图所示。在钨钛钴合金中，其抗压强度随碳化钴含量的增加而降低。3.6 导热率钨钴合金的导热率为0.14-0.15卡/厘米.度.秒，比高速钢高1-2倍；而钨钛钴合金的导热率仅为0.04-0.15卡/厘米.度.秒，高钛合金如YT30、YT60的导热率比高速钢低。硬质合金的导热率随钴含量增加而增加，而钨钛钴合金的导热率又与含钛量有关，随碳化钛的含量增加而降低。在金属切削加工时，到账、热率这一性能具有特别重要的意义。大家知道，金属切削加工中产生的热量，主要传导于刀具、切屑和被加工的零件上。热量的传导过程，在颇大程度上取决于刀具的导热率。当刀具的导热率很高时，绝大部分的热量传给刀具，极小部分传给切屑与被加工零件。当刀具的导热率低时，则与此相反，热量即大部分集中于切屑上，这对于切屑加工是有利的。因为切屑受到强热就会软化，亦即李玉切削过程的顺利进行。钨钛钴合金由于含有大量的碳化钛，导热率显著低于钨钴类合金。所以，在钢材的连续切削加工时，采用钨钛钴类合金。但是对某些难加工钢材，如耐热合金钢和高强度合金钢等，则不能用钨钛钴类合金加工，而要采用具有较高使用强度的钨钴类合金加工。其主要原因在于加工这类钢材时，不仅需要刀具材料有高的耐磨性，而且具有足够的使用强度，保证在切削过程中，不致有崩刃或硬质合金颗粒脱落而影响切削过程的顺利进行。但钨钴类合金耐磨性差、加工效率低。3.6 线胀系数钨钴合金的线胀系数较小，低于高速钢、碳素钢和铜的线胀系数，并且随含钴量增加而增加；钨钛钴合金的线胀系数比钨钴合金高，且随碳化钛含量增加而略增，但其线胀系数比高速钢仍小的多。各种主要牌号硬质合金线胀系数见下表：合金牌号YG6YG8YG15YT5YT14YT15线膨胀系数4.54.55.36.066.216.51在镶焊硬质合金工具时，由于硬质合金和刚体线胀系数的差异，经镶焊的工具冷却时，内外所受应力不同，在表面形成内向拉应力。在镶焊后，应采取措施消除这种内应力。否则，硬质合金片会产生裂纹或脱焊现象，从而造成硬质合金工具的报废。4硬质合金的种类及其用途4.1 硬质合金的种类硬质合金按其应用，基本上可分为：一、 切削用硬质合金二、 硬质合金模具三、 硬质合金量具四、 耐磨零件和矿山石油地质用硬质合金一般WC-Co钢材主要用于铸铁、有色金属及其合金的切削加工刀具、金属拉伸模具及冲压模具、耐磨零件、量具以及矿山石油地质工具；WC-TiC-Co类合金主要用于钢材切削加工；WC-TiC-TaC(NbC)-Co 类合金主要用于难加工材料的切削加工。4.2 各种牌号硬质合金的用途YG3合金 用于无冲击和切削断面均匀的外圆精加工及半精加工，钻孔，扩张，螺纹车削等。YG3X合金 用于铸造、有色金属及其合金的精加工及半精加工，不能承受冲击负荷。也可以作钢材、有色金属及其合金线材的细丝拉伸。YG4C合金 硬度和耐磨性高于YG8合金，使用强度近于YG8合金。适于煤田地质钻井的钻头和煤炭采掘中的截煤机截齿、电煤钻钻头等。YG6合金 用于铸铁、有色金属及其合金的半精加工和粗加工，非金属材料切削加工以及钢材和有色金属及其合金的线材拉伸。亦可以用于制造易磨损的零件如喷嘴、尖顶等以及用于修整砂轮。YG6X合金 属细晶粒钨钴合金，其硬度和耐磨性较YG6合金高，使用强度近于YG6合金。适用于加工冷硬铸铁、耐热合金钢。也可以用于普通铸铁的精加工及钢材、有色金属的细丝拉伸。YG8合金 使用强度较高，冲击性能较YG6合金好，但耐磨性和允许的切削速度较低。适用于铸铁、有色金属及其合金与非金属材料加工；不平整断面和断续切削时的粗车、粗刨、粗铣、钻一般孔、深孔及扩孔；钢材、有色金属及其合金的棒材和管材的拉伸等。亦适用于电钻钻头、截煤机截齿、油井钻头及工具的易磨损零件。5 硬质合金的加工设备5.1 球磨机球磨机由给料部、出料部、回转部、传动部（减速机，小传动齿轮，电机，电控）等主要部分组成。中空轴采用铸钢件，内衬可拆换，回转大齿轮采用铸件滚齿加工，筒体内镶有耐磨衬板，具有良好的耐磨性。本机运转平稳，工作可靠。 球磨机主机包括筒体，筒体内镶有用耐磨材料制成的衬，有承载筒体并维系其旋转的轴承，还要有驱动部分，如电动机，和传动齿轮，皮带轮，三角带等。下图为机构运动原理图： 关于叫叶片的零件，一般不是主要部件，在进料端的部件进料口内有内螺旋可称其内螺旋叶片，在出料端的部件出料口内有内螺旋也可称其内螺旋叶片。 另外在出料端的辅助设备中如果用螺旋运输机，在该设备里会有叫螺旋叶片的零件，但是严格的说，它已经不算球磨机的零件了。根据物料及排矿方式，可选择干式球磨机和湿式格子型球磨机。节能球磨机，采用自动调心双列向心球面 垫片调整式破碎机结构图滚子轴承，运转阻力小，节能效果显著。筒体部分，在原有筒体出料端增加了一段圆锥筒体，既增加了磨机的有效容积，又使筒内介质分配更加合理。本产品广泛用于有色金属、黑色金属、非金属选矿场及化工、建材行业作物料研磨使用。球磨过程的影响因素1、球磨筒传速：临界转速可用下式表示：n临界=42.4D1/2 (rpm,) D球磨和筒的内径；米。 当实际转速为75%的临界转速时，发生的研磨主要是冲击研磨，此时常用较大的球和较小的填充系数(<0.3)，用来研磨较粗的粉末，当实际转速为60%左右的临界转速时，发生的研磨主要是滚动淹没，此时常采用较小的填充系数，用来研磨极细的粉末，硬质合金生产中球磨简转速采用6075%的临界转速。 2、球的大小 由于研磨是通过球表面与粉末表面的接触而发生的，所以涣动研磨酌效率是随球径的减小而提高的。但直径过小的球转动惯量太小，效率反而降低，一般认为直径5mm的球研磨效率最高。在实际生产中，考虑到磨损等因素，制备YG料时常用直径为510mm的球，而制备YT料时常用直径为1518mm的球。3、填充系数 填充系数就是球的体积与球磨筒的体积之比。若填充系数过小(如0.20.3)，球体只能整体地发生滑动，彼此间的相对位置不会变换，因此只有球体与简壁间的粉末被研磨，效率很低。若填充系数过高(如>0.5)，球的运动就不会受到阻碍，使研磨效率变低。一般当采用硬质合金球和衬里时，实现滚动研磨的最佳填充系数为0.40.5。4、球料比球料比就是球与物料的重量比，其值越大，研磨效宰越高。但球料比过高会减少装料量，反而使生产率下降。一般情况下球料比常取作3:1到5:1，只有在制取极细混合料时，才采用10:1的球料比。5、液固比 液固比是指一公斤料所加液体的体积(毫升)。液固比过大，使粉末过于分散，研磨效率降低，液固比过小则料浆太稠，球与筒壁发生粘连，下易滚动，效率更低，一般当球料比为2:1时，磨YG料以每公斤加200毫升液体为宜；而磨TY料时，随着混合料中钛含量的提高，液体的加入量也应增加2060%。6、研磨时间 在一定范围内，延长研磨时间可改善物料混合的均匀程度和碳化物颗粒的粉碎程度，但过份长的湿磨时间反而使磨碎效率降低，并增加碳化物晶粒在烧结时的下均匀长大倾向。一般湿磨时间在1672小时之间。 5.2 制粒设备制粒工艺在粉末冶金与金刚石工具行业中获得应用与发展，主要是它具有下列优越性所致： 1）粉末的流动性得到提高与改善。粉末制粒后，其颗粒直径比原始粉末粒径大，每个颗粒周围可接触到的颗粒数目减少，故其粘附性，凝聚性与相互磨擦力大为减弱，从而改善与提高颗粒料的流动性。 2)减少粉末与金刚石的偏析与聚集，分布更为均匀，改善了制品的性能。制粒过程中事先将粉末、金刚石与粘结剂混合均匀，然后加溶剂润湿再混合与制粒，每颗金刚石都被粉末包裹，然后冷压成形与烧结，故防止了粉末的偏析及金刚石聚集，进而提高了制品的烧结性能，均匀性与产品的稳定性。(3)提高了制品的尺寸与重量精度。由于混合粉料流动性的提高，则粉末制品的装填与冷压更为均匀，冷压制品的几何尺寸与重量精度提高。这对于压制异形制品，三明治刀头及激光焊接锯片的过渡层刀头效果更好。 (4)降低了冷压模具的损耗。由于粉末流动性好，金刚石均被粉末包裹，分布更为均匀，故冷压模具损耗降低，模具寿命提高50以上。 (5)提高了冷压工艺的效率与经济性。(6)减少粉末的污染对工人身体的危害。采用 制粒工艺后细粉减少，颗粒不易碎裂，便于保管与运输，使粉尘飞扬与污染大大减少。为适应粉末冶金与金刚石工具制品性能的不断提高及容积式冷压机的开发与应用，制粒工艺与技术不断发展。造粒剂是制粒工艺中的重要原材料。它影响制粒的成形性能，同时在脱腊工艺中易于挥发析出，不能有残留物，以免影响产品的最终性能与质量。使用中应减少污染与对人体危害。随着制粒技术的发展，制粒方法多种多样。实际应用的制粒设备多将几种制粒方法与原理进行综合，使粉料的混合，搅拌、喷雾、制粒、筛分与烘干工序一体化。产量应满足批量生产与不 同粉末配方的要求，粒径可调，设备易于清洗，操作简单，控制方便，成本低廉。制粒方法 压团法、滚动法、喷雾法。Ø 压团法：将料粒在较低的压力（200230kg/cm2）下压成一定大小的团块，然后将团块打碎用30目的筛子过筛，就是到了料粒。此法效率低，且所得料粒较硬。流动性较差。Ø 滚动法：使物料在滚筒中滚动而球化制粒的，一般YG料要求较细的滚筒或较低的转速，而YT料则要求较粗的滚筒或较高的转速，滚动制粒机有连续式和间歇式二种。Ø 喷雾法：石蜡丙酮料浆喷雾，120 氮气干燥以下为其工作原理图及实物图：5.3自动压机粉末成型压力机是通过加压、加热方法使粉末成形的压力机。粉末成型液压机由主机及控制机构两大部分组成。液压机主机部分包括机身、主缸、顶出缸及充液装置等。 动力机构由油箱、液压泵、电动机及各种压力阀和方向阀等组成。压制工艺过程：过程：压制-干燥-加工清理 压制工序包括称料，装料、压制和脱模这四个步骤。称料可用重量法或容量法。 压坯的干燥 以橡胶作成形剂时，为了完全排除压坯中残留的汽油和水分以提高压坯强度，和消除压坯内部的应力，压坯必须经过干燥。 用石蜡作成形剂的压坯则不应干燥，因为石蜡熔点较低，它会在干燥过程中渗到压坯表面，反而降低压坯的强度。 干燥一般在蒸汽干燥柜或电热干燥箱中进行，干燥温度一般为100130，干燥时间为1248时，为了提高效率，也可采用红外线干燥，此时可采用较高的温度(150200)及较短的时间(0.51小时)。压坯的加工和清理 有的硬质合金产品不宜一次直接压成产品形状，这就需要在干燥后对压坯进行加工（如倒角、斜棱和园角等加工）。这种加工通常用粒度150目的碳化硅砂轮在“万能磨床”上进行。 清理主要是用砂布和毛毡清除压坯表面的毛刷，粘料等，并对轻微的缺口掉角加以修理，最后检查坯的形状和尺寸，及有无压制缺陷。以下为工作原理图及其实物图：5.3 单体真空脱蜡烧结炉1、真空烧结是指粉末、粉末压坯或者其他形式的物料在真空环境下，在适当的温度下受热，借助于原子迁移实现颗粒间的联结。烧结目的是使多孔的粉末压坯具有一定的结构和性能的合金。 2、真空烧结的工艺过程为：脱蜡（胶）、预烧烧结冷却出炉 脱蜡（胶）一般在350400下进行34小时，它即可在真空下进行，也可在氢气中进行。 预烧一般在700左右进行1小时 烧结一般在13501460下进行，整个烧结过程为35小时，在最高温度一般保温0.51小时。脱蜡（胶）预烧常与烧结分开在另一个炉内单独进行，但也可合并在一个炉室中进行。 3、真空烧结的优点： 3.1 真空烧结能够减少气氛中的有害成分（水、氧、氮及其他的杂质等） 对物料的污染，避免出现脱碳、渗碳、还原、氧化和渗氮等一系列反应。 真空环境是其他烧结形式所不具备的（当炉内真空度达到1.3*10-1帕斯卡时，炉内剩余气体相当于纯度为99.99987%氩气）； 3.2 真空烧结能够使物料在出现液相之前使颗粒氧化膜完全排除，从而改 善了液相同碳化物相的湿润性，改善了合金组织结构，提高了合金性能； 3.3 由于真空环境下压坯孔隙内气体量的降低，气体产物更易排出孔隙以 及溶于金属中气体的脱除，使物料的致密性更高；3.4 真空烧结能够使材料的耐磨性及强度更高； 3.5 真空烧结对降低产品成本也有显著效果； 4、真空烧结炉的用途： 真空烧结炉主要用于粉末冶金制品、金属注射成型制品、不锈钢基、 硬质合金、超合金、高比重合金、陶瓷材料、磁性材料、钕铁硼等的烧结。以下为真空烧结炉的内部结构图及实物图： 4真空烧结的发展趋势1、H2气脱蜡相结合虽然真空脱蜡是可行的，但有一些缺点。（1）石蜡容易沉积在炉子的其他部分。为此，必须保持真空室和水套室等的内表面在62以上，以免石蜡凝结，并装置石蜡捕集器。（2）难以获得脱蜡时所要求的均匀低温，这是由于真空下缺乏对流对热因素。 （3）某些制品常处于另一些制品造成的局部石蜡饱和蒸汽中。2、采用低压烧结真空烧结时钴的挥发损失比较严重，高真空下烧结甚至可高达4%，这不利于控制合金的成分与性能。然而高真空烧结又有利于氧化物的还原和气体及杂质的排除。为了解决这一矛盾，可以采用所谓低压烧结法，其具体方法为：（1）在10501200范围内使用高真空，当反应完全和气体装除以后在炉室内充入Ar、He等惰性气体，使压力升到0.25100毫米汞柱后，再把温度升到最高温度进行烧结。（2）在烧结末期关闭真空系统，使压力回升。（3）在最终烧结阶段使用氢气保持。6 国外硬质合金6.1 瑞典总部设在瑞典的山特维克是欧洲最大的硬质合金生产者和供货商,也是全世界最大的硬质合金生产者和供货商。它的硬质合金的94%在国外销售,而且大部分(超过2000)是在国外生产的。   山特维克是硬质合金行业最大的跨国公司。1999年底,它在全世界58个国家和地区设有子公司。还在未设子公司的许多国家或地区设有办事处。它的总资产约合40亿美元。在硬质合金及其工具方面,1999年的销售收入约合18 3亿美元。   山特维克集团有三个子公司(不包括它控股的工具公司)生产硬质合金及其工具。它们是专门生产可转位刀片的可诺满公司,专门生产凿岩(包括水泥)工具的凿岩工具公司(现改名为采矿与工程工具公司),和主要生产耐磨零件的硬质材料公司。后者还生产和开发陶瓷(如假牙等)产品。自1992年从专门生产轴承的公司收购了切削工具公司(,简称,全世界最大的高速钢工具生产公司)之后,将与可诺满合并成山特维克工具制造公司()。    山特维克集团1999年用于研究和开发的经费将近1 1亿美元,约占集团销售收入的2 83%。其中,专门生产硬质合金可转位刀片及刀具的可诺满公司一家就占了将近一半,约合5000万美元。6.2 美国总部设在美国的肯纳金属公司是硬质合金行业的一个大跨国公司。它与山特维克不同,除了硬质合金及其工具以外,不生产其它产品。就这方面而言,它的生产规模与山特维克相近。它1999年的销售收入为19亿美元。但同年的净利润只有5430万美元,大约只有山特维克硬质合金系统的四分之一。 肯纳金属1999年的总资产为20亿美元,它用于这方面科研开发的经费只有销售额的1%左右,1999年是1880万美元。这个比例只有山特维克集团的三分之一强,绝对值只有可诺满的分三分之一强。6.3日本日本的硬质合金企业中虽然没有像山特维克和肯纳金属公司那样的大公司,但它也是一个硬质合金生产大国。日本有超硬工具协会,参加协会的企业共42家。其中5家不生产硬质合金,是专门经营进口的。从事生产并经营进口的企业中,规模较大、品种齐全的有东芝、住友电气、日本钨、三菱材料、日立工具和等6家公司。    就产量而言,日本的硬质合金工业是全世界增长最快的。它1972年的产量只有1075,而2000年达到4551,比历史最高水平的1997年增长10%强。30年翻了两翻。   日本硬质合金工业的另一个特点是近7年来,硬质合金销售额中,切削工具的份额都在63%67%之间,19982000年都是67%,而凿岩工具只有4%左右。耐磨零件的销售额为24%左右,19982000年都是22%。   日本既出口,也进口硬质合金。但出口大于进口:2000年出口额为43744百万日元,进口额为22579百万日元,出口金额是进口的194%。6.4 以色列ISCAR（伊斯卡） 公司是世界著名的金属切削刀具及切削技术的供应商。总部设在以色列，是伊斯卡金属切削集团（IMC）的领头企业。ISCAR公司是世界上最大的金属切削刀具生产厂家之一，总部设在以色列，其子公司及代理机构遍及全球50多个国家，可全方位地为客户提供高质量、高精度的刀具产品，从而大大地降低了金属加工行业的成本，产品具体包括切槽、车、铣、镗、钻、铰、刀柄系统等全系列刀具，在为模具、汽车、航空、汽轮机、机床、机床配刀提供全套解决方案上具有丰富经验。在伊斯卡销售的产品中，在3年以内研发的新产品占35%，在5年以内研发的新产品占60%，ISCAR，总是以自己独创的产品跻身于世界先进刀具产品市场，为金属加工行业降低成本提供有利的条件。另外在刀具材料包括涂层技术的发展方面，伊斯卡一直在不断地创新与发展。小结硬质合金因为具有高硬度、耐磨损、耐腐蚀、耐高温和线胀系数小等一系列优点，在现代工业生产中和机械的各个领域中， 成为了不可缺少的重要工具材料。随着我国国民经济快速增长， 硬质合金需求也高速增长。并且未来高新技术武器装备制造、尖端科学技术的进步以及核能源的快速发展，将大力提高对高技术含量和高质量稳定性的硬质合金产品的需求。参考资料1 冶金工业出版社硬质合金的使用，1973年11月第一版2 冶金工业出版社 国外硬质合金，1976年12月第一版3 陈德才编 硬质合金工具的钎焊，1976年11月第一版 专心-专注-专业