CN103934458B - 超细硬质合金盲孔棒材的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及超细硬质合金盲孔棒材的制备方法，采用挤压成型方式制备出直孔超细硬质合金棒材软坯，采用挤压或者模压方法制备出实心棒材软坯，实心棒材软坯的直径比直孔棒材软坯的直孔直径小，实心棒材软坯的收缩系数比直孔棒材软坯的收缩系数小，将实心棒材软坯截至给定长度放入直孔棒材软坯一端孔中并固定，放置于低压烧结炉中烧结，烧结时直孔棒材软坯内孔比放入的实心棒材软坯的收缩系数大，烧结过程中产生的预应力使直孔棒材软坯和实心棒材软坯通过冶金结合致密化，制备出不同直径和深度的超细硬质合金盲孔棒材。制备得到的超细硬质合金盲孔棒材用于制造汽车、航空机械及其他机械设备零部件加工用非标、高效硬质合金整体内冷钻头。
Description
技术领域
本发明涉及一种超细硬质合金盲孔棒材的制备方法，应用该方法制备的超细硬质合金盲孔棒材可用于制造汽车、航空机械及其他机械设备零部件加工用非标、高效硬质合金整体钻头。
背景技术
钻孔是现代自动加工线或者加工中心上最常见的工序。钻头是钻孔常用工具，其在使用过程中，由于承受的力较大，容易发热、磨损，尤其是在刀尖顶部位置。
为了延长钻头的使用寿命，人们使用了一系列的方法，最常见的是外部冷却工艺。但是在这种工艺下，因为加工过程中碎屑的不断排出，冷却剂难以到达顶端，达不到理想的冷却效果。随着加工深度和难度的增加，这种冷却工艺所设想的效果越来越难以表现出来。
因此，国外出现的带内冷却直孔的硬质合金钻头，进一步提高了深孔加工的效率，满足了自动加工线及加工中心的需要。在切削加工过程中，可以及时的除掉加工面上的金属碎屑，延长硬质合金工具寿命。但是近年来，随着对钻孔效率、钻孔深度及钻孔质量的日益提高，直孔内冷钻头逐渐满足不了高效孔加工对钻头的性能要求。为了满足深孔和特殊孔的钻孔要求，提高排屑效率，目前设计了各种类型的侧孔内冷刀具，这种刀具传统制作方法一是将实心超细硬质合金棒材用电火花加工的办法先打出一定深度的内冷盲孔，然后根据需要在侧面打通内孔的方法制作刀具，由于此类钻头盲孔较深，用电火花方法加工盲孔生产效率极低，且浪费材料，产品尺寸不易控制，成品率低；二是将带直孔的超细硬质合金棒材一端用其它材料堵上形成盲孔，这种方法由于要采用加热的方式其他材料熔化把孔堵上，由于硬质合金属于脆性材料，在加热时很容易形成热裂纹，且堵孔材料与硬质合金棒材之间结合状态不容易精确掌握，这都影响了此类钻头使用寿命的提高和推广应用。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术存在的不足，提供一种超细硬质合金盲孔棒材的制备方法，旨在为制作内冷侧孔超细硬质合金钻头提供一种盲孔硬质合金棒材，以提高钻头加工质量、加工效率及成品率，进而提高侧孔内冷硬质合金钻头的使用寿命。
本发明的目的通过以下技术方案来实现：
超细硬质合金盲孔棒材的制备方法，特点是：采用挤压成型方式制备出直孔超细硬质合金棒材软坯，采用挤压或者模压方法制备出实心棒材软坯，实心棒材软坯的直径比直孔棒材软坯的直孔直径小，实心棒材软坯的收缩系数比直孔棒材软坯的收缩系数小，将实心棒材软坯截至给定长度放入直孔棒材软坯一端孔中并固定，放置于低压烧结炉中烧结，烧结时直孔棒材软坯内孔比放入的实心棒材软坯的收缩系数大，烧结过程中产生的预应力使直孔棒材软坯和实心棒材软坯通过冶金结合致密化，制备出不同直径和深度的超细硬质合金盲孔棒材。
进一步地，上述的超细硬质合金盲孔棒材的制备方法，超细硬质合金盲孔棒材的WC晶粒度为0.2～0.8μm，Co含量为6～14%，VC含量为0～0.8%，Cr3C2含量为0.3～1.2%。
更进一步地，上述的超细硬质合金盲孔棒材的制备方法，采用真空活塞式挤压或者真空螺杆式挤压成型方式制备出直孔超细硬质合金棒材软坯。
更进一步地，上述的超细硬质合金盲孔棒材的制备方法，直孔超细硬质合金棒材软坯的收缩系数为20～40%。
更进一步地，上述的超细硬质合金盲孔棒材的制备方法，实心棒材软坯通过调整超细混合料中成型剂含量或者压制压力，使实心棒材软坯收缩系数比直孔棒材小2～11%。
更进一步地，上述的超细硬质合金盲孔棒材的制备方法，实心棒材软坯的直径比直孔棒材软坯的直孔直径小1～10%。
再进一步地，上述的超细硬质合金盲孔棒材的制备方法，烧结前将实心短棒软坯按设计尺寸要求放入直孔棒材软坯一端孔中并固定，放置在低压烧结炉中于1340～1420℃温度下烧结36～60h，烧结压力为1～10MPa，使实心短棒软坯与直孔棒材软坯在收缩预应力作用下通过冶金结合致密化，从而形成盲孔。
本发明技术方案突出的实质性特点和显著的进步主要体现在：
本发明方法生产的超细硬质合金盲孔棒材可精确控制盲孔的深度，并可保证盲孔端合金组织均匀致密，因而可大幅提高各种侧孔内冷钻头的生产效率和产品质量，最终提高了侧孔内冷硬质合金钻头的使用寿命。与传统生产方法相比，简化了生产工艺，提高了盲孔的尺寸控制精度，并保证了合金质量。所述超细硬质合金盲孔棒材用于制造汽车、航空机械及其他机械设备零部件加工用非标、高效硬质合金整体内冷钻头。
附图说明
下面结合附图对本发明技术方案作进一步说明：
图1：盲孔超细硬质合金棒材制备过程示意图；
图中附图标记的含义：1为直孔棒材软坯；2为实心棒材软坯；3为超细硬质合金盲孔棒材；
图2：棒材盲孔处合金金相组织照片。
具体实施方式
超细硬质合金盲孔棒材的制备方法，如图1所示，采用真空活塞式挤压或者真空螺杆式挤压成型方式制备出直孔超细硬质合金棒材软坯1，直孔超细硬质合金棒材软坯1的收缩系数为20～40%，采用挤压或者模压方法制备出实心棒材软坯2，实心棒材软坯2的直径比直孔棒材软坯1的直孔直径小1～10%，实心棒材软坯2通过调整超细混合料中成型剂含量或者压制压力使实心棒材软坯收缩系数比直孔棒材小2～11%，将实心棒材软坯2截至给定长度放入直孔棒材软坯1一端孔中并固定，放置在低压烧结炉中于1340～1420℃温度下烧结36～60h，高温烧结时通过氩气加压促使合金致密化，烧结压力为1～10MPa，使实心短棒软坯与直孔棒材软坯在收缩预应力作用下通过冶金结合致密化，从而形成盲孔，制备出不同直径和深度的超细硬质合金盲孔棒材3。
超细硬质合金盲孔棒材的WC晶粒度为0.2～0.8μm，Co含量为6～14%，VC含量为0～0.8%，Cr3C2含量为0.3～1.2%。
因直孔棒材软坯收缩比放入的实心棒材软坯大，因此在烧结过程中直孔棒材烧结收缩产生预紧力作用在实心棒材上，使两者在烧结过程中产生冶金结合，实现致密化，合金金相组织照片如图2所示，制备出不同规格的超细硬质合金盲孔棒材。
实施例
首先，真空活塞式挤压或者螺杆真空挤压方式成型规定尺寸的直孔超细硬质合金圆棒软坯，超细硬质合金WC晶粒度为0.2～0.8μm，Co含量为6～14%，VC含量为0～0.8%，Cr3C2含量为0.3～1.2%，软坯收缩系数控制在20～40%；同时采用同样配方的混合料，通过调整超细混合料中成型剂含量或者压制压力的方式，采用挤压或者模压方式制备直径比内孔直径小1-10%的实心棒材软坯，软坯收缩系数比直孔超细硬质合金棒材软坯小2-11%，将实心棒材软坯截至规定长度放入直孔棒材软坯一端孔中并固定，放置在低压烧结炉中，于1340～1420℃温度下烧结36～60h，高温烧结时通过氩气加压促使合金致密化，压力为1~10MPa。烧结时，因直孔棒材软坯收缩比放入的实心棒材软坯大，因此在烧结过程中直孔棒材烧结收缩产生预紧力作用于实心棒材上，使两者在烧结过程中产生冶金结合，实现致密化，从而制备出不同规格的超细硬质合金盲孔棒材。使用该超细硬质合金盲孔棒材制作汽车发动机孔加工钻头，钻头制作效率提高了30%，合格率提高了25%，钻头使用寿命提高了60%，取得了良好的经济和社会效益。
综上所述，上述方法生产的盲孔棒材可精确控制盲孔的深度，并可保证盲孔端合金组织均匀致密，与传统生产方法相比，简化了生产工艺，提高了盲孔的尺寸控制精度，并保证了合金质量，因而可大幅提高各种侧孔内冷钻头的生产效率和产品质量，最终提高了侧孔内冷硬质合金钻头的使用寿命，值得在业内广泛推广应用。超细硬质合金盲孔棒材用于制造汽车、航空机械及其他机械设备零部件加工用非标、高效硬质合金整体内冷钻头。
需要理解到的是：上述说明并非是对本发明的限制，在本发明构思范围内，所进行的添加、变换、替换等，也应属于本发明的保护范围。
Claims (5)
1.超细硬质合金盲孔棒材的制备方法，其特征在于：采用挤压成型方式制备出直孔超细硬质合金棒材软坯，采用挤压或者模压方法制备出实心棒材软坯，实心棒材软坯的直径比直孔棒材软坯的直孔直径小，实心棒材软坯的收缩系数比直孔棒材软坯的收缩系数小，将实心棒材软坯截至给定长度放入直孔棒材软坯一端孔中并固定，放置于低压烧结炉中烧结，烧结时直孔棒材软坯内孔比放入的实心棒材软坯的收缩系数大，烧结过程中产生的预应力使直孔棒材软坯和实心棒材软坯通过冶金结合致密化，制备出不同直径和深度的超细硬质合金盲孔棒材；所述实心棒材软坯通过调整超细混合料中成型剂含量或者压制压力，使实心棒材软坯收缩系数比直孔棒材的收缩系数小2～11%；所述实心棒材软坯的直径比直孔棒材软坯的直孔直径小1～10%。
2.根据权利要求1所述的超细硬质合金盲孔棒材的制备方法，其特征在于：超细硬质合金盲孔棒材的WC晶粒度为0.2～0.8μm，按质量百分比：Co含量为6～14%，VC含量为0～0.8%，Cr3C2含量为0.3～1.2%。
3.根据权利要求1所述的超细硬质合金盲孔棒材的制备方法，其特征在于：采用真空活塞式挤压或者真空螺杆式挤压成型方式制备出直孔超细硬质合金棒材软坯。
4.根据权利要求1或3所述的超细硬质合金盲孔棒材的制备方法，其特征在于：直孔超细硬质合金棒材软坯的收缩系数为20～40%。
5.根据权利要求1所述的超细硬质合金盲孔棒材的制备方法，其特征在于：烧结前将实心短棒软坯按设计尺寸要求放入直孔棒材软坯一端孔中并固定，放置在低压烧结炉中于1340～1420℃温度下烧结36～60h，烧结压力为1～10MPa，使实心短棒软坯与直孔棒材软坯在收缩预应力作用下通过冶金结合致密化，从而形成盲孔。
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