CN109604607A - 一种有效提高硬质合金圆刀毛坯合格率的生产工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种有效提高硬质合金圆刀毛坯合格率的生产工艺，属于硬质合金刀具生产的技术领域。具体工艺：配料→球磨机混合→干燥→擦筛→压型→烧结的步骤、各步骤的回收装置的使用，保证了硬质合金产成品的内部组织稳定性和合格率，实现了提高硬质合金成品毛坯质量的目的，整个工艺能够解决现有技术对成品毛坯工艺进行改进，生产合格率达不到理想状态，具有很强的针对性。在整个过程中，控制湿磨温度，控制干燥过程的冷却和混合料的湿度，最后改进湿磨材质舟皿进而控制石蜡的有效排出，可以大大提高成品毛坯的合格率，保证产品质量；各步骤的回收综合利用装置，可以节省能源，减低生产成本，增强市场竞争力。
Description
技术领域
本发明属于硬质合金生产的技术领域，具体的涉及一种有效提高硬质合金圆刀毛坯合格率的生产工艺。
背景技术
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。随着市场的需要和技术的改进，硬质合金企业的生产也随之扩大。
由于硬质合金价格昂贵，生产加工成本高。产品合格率如果得不到保证，造成反炉而且会影响其性能，对企业和操作工人造成不必要的损失。特别是硬质合金刀具毛坯的生产，关系到后续所有精加工工序。所以硬质合金毛坯生产合格率的问题急需解决。
硬质合金刀具毛坯合格率的影响因素有很多，各个工序都可能影响。传统的工艺提高合格率仅仅是调试合适重量比的物料、调整成型剂的添加量和调节找到适应现场环境的烧结温度及压型工艺，通过有资深工程师多年的经验可以将其调整到接近理想状态，但合格率仍达不到预期值，一些设备简陋的工厂合格率甚至更低。
但是在湿磨过程中，无水乙醇和石蜡同时加入与原料混合效果不佳或需要增加湿磨时间方能提高混合均匀程度，以及湿磨过程中温度影响无水乙醇和石蜡的使用性能，进而对混合效果的影响，对此改进的工艺少之又少；在干燥过程中，水资源的问题、颗粒混合料在冷却过程中的氧化问题、颗粒混合料湿度的掌握问题以及冷却的问题对混合物的影响；在烧结过程中，石蜡的有效收集问题；这些均在现有技术中仍然存在，也是影响硬质合金毛坯合格率重要因素，急需解决这些问题进一步提高毛坯的合格率。
发明内容
本方法所要解决现有技术中的不足，故此提出一种有效提高硬质合金圆刀毛坯合格率的生产工艺，用于进一步提高硬质合金毛坯的合格率，减少企业由于合格率低下造成的损失，还可以进一步提高生产效率。
为了实现上述目的，本发明采用以下方案：一种有效提高硬质合金圆刀毛坯合格率的生产工艺，包括以下步骤：
A、配制：将粒度为0.6-1.0微米碳化钨粉末、粒度为1.0-1.5微米的钴粉和添加剂按重量比为87.2-90.6:9-11:0.4-0.8配置成预制混合料；
B、球磨机湿磨：
B1、先将占总重量比10％的无水乙醇润湿球磨机内壁；
B2、在球磨机中先加入预制混合料和剩余的无水乙醇进行湿磨；
B3、后加入成型剂继续湿磨制成预制浆料；
湿磨整个过程中，使用冷水机构保证球磨机内部的预制混合料在5-15℃恒温环境下进行湿磨；
C、干燥：将步骤B中的预制浆料卸出，进行过滤得到预制沉淀物，将预制沉淀物加到双螺旋混合器中进行干燥处理得到颗粒混合料；
D、擦筛：将颗粒混合料倒入振动器中使用60-80目不锈钢筛网进行擦筛处理，制成粉末状成品混合料；
E、压型：使用冲压模具在油压冲压机上进行压型制成预制毛坯，将其盛放在石墨材质舟皿中，并进行有序堆叠至30-40层；
F、烧结：堆叠完成的预制毛坯放入真空一体烧结炉，全过程以5-8slm流速的氩气，同时使用脱蜡回收装置和真空发生器进行负压脱蜡和真空烧结工作，冷却至60-80℃出炉，并检验毛坯质量符合要求后入库。
进一步的，步骤B中，对原生料湿磨时，先将预制混合料和剩余的无水乙醇加入球磨机内进行湿磨30-36小时，再加入成型剂进行湿磨24-30小时。
进一步的，步骤B中，对回收料湿磨时，将预制混合料和剩余的无水乙醇加入球磨机内进行湿磨20-24小时，再加入成型剂进行湿磨12-16小时。
进一步的，步骤C中，将预制沉淀物加到双螺旋混合器中进行干燥处理，具体为依次使用85-95℃的热水加热装置对双螺旋混合器中颗粒混合料进行2-3小时的加热处理、真空发生器进行抽真空处理、乙醇回收装置进行无水乙醇回收以及冷却处理。
进一步的，所述热水加热装置的进水口和出水口分别通过第一管道和第二管道与双螺旋混合器的出水口和进水口连通，且第一管道和第二管道中分别设有第一转换阀和第二转换阀；所述乙醇回收装置的进气口通过管道与双螺旋混合器连通，且在进气口处设有酒精检测计；所述真空发生器的抽气口通过管道与乙醇回收装置的出气口连通。
进一步的，调节所述第一转换阀的出水方向和第二转换阀的进水方向对双螺旋混合器反向通入5-15℃的冷水，将其内部的预制沉淀物进行冷却处理至40-55℃。
进一步的，调节所述第一转换阀的出水方向和第二转换阀的进水方向对双螺旋混合器反向通入5-15℃的冷水，同时向双螺旋混合器内部通入氩气与预制沉淀物直接接触，使其内部的预制沉淀物进行冷却处理至40-55℃。
进一步的，通过观测所述酒精检测计的数值是否在设计要求0-0.3mg/L范围内，进而判断颗粒混合料的湿度是否达到设计标准；酒精检测计的数值未达到设计要求范围时，将持续进行无水乙醇的回收，直至酒精检测计的数值在设计要求范围内。
进一步的，步骤E中，预制毛坯盛放在石墨材质舟皿中，所述石墨材质舟皿包括外圆凸台、限位圆盘和内圆凸台；所述外圆凸台的高度大于内圆凸台的高度3-4mm；所述外圆凸台和内圆凸台之间设有凹槽；所述内圆凸台开设有脱蜡通孔；所述限位圆盘位于石墨材质舟皿的底部；所述限位圆盘的外圆直径等于外圆凸台的内圆直径，且限位圆盘的高度为1-2mm。
进一步的，在步骤F中，使用脱蜡回收装置和真空发生器进行负压脱蜡和真空烧结工作，所述脱蜡通孔位于脱蜡回收装置的进气口正上方。
与现有技术相比，本发明可以获得以下技术效果：
(1)本发明在球磨机中湿磨时，由于原料的粒度较小，无水乙醇分子相互之间有作用力，原料会出现粘附在球磨机内壁上在预定的湿磨时间内，会降低有效地湿磨时间，故先将10％的无水乙醇润湿球磨机内壁。先将无水乙醇和原料混合均匀，再加入石蜡进行充分混合。无水乙醇和石蜡分开加入湿磨时，原料与石蜡的接触面积较无水乙醇和石蜡同时加入的接触面积更大、混合更充分，故混合效果较无水乙醇和石蜡同时加入的效果要更好。保障其原料粒子的表面充分附着石蜡颗粒，保证后期原料压型的成型和密实度。
(2)本发明在湿磨过程中，采用冷水机构进行5-15°恒温湿磨，在湿磨过程中，可以有效避免由于物质间摩擦产生的热量进而导致无水乙醇的大量挥发，防止球磨机内部的气压增大不利于原料与石蜡的混合。同时无水乙醇具有一定的腐蚀性，对人体会造成一定的危害，不能采取排气的方式进行减压，故采取进行水冷恒温。由于无水乙醇在15℃以下时的粘度较低，有效提高原料与石蜡的混合程度，保证石蜡在后期原料压型中充分发挥其粘结作用，进而保障其毛坯的合格率。
(3)本发明在干燥过程中，使用反向5-15℃冷水冷却处理或反向5-15℃冷水和氩气与混合料直接接触同时进行双重冷却处理。反向5-15℃冷水可以有效节约水资源，同时冷却效果更好。氩气加入与混合料直接接触，可以有效防止颗粒混合料与双螺旋混合器内部空间气体发生氧化，有效保证毛坯成分的质量，防止后期压型和烧结工序，大大降低氧化物质对产品质量的影响，进而保证成品毛坯件的质量合格率。
(4)本发明在乙醇回收装置的进气口处设有酒精检测计，通过酒精检测计的数值在0-0.3mg/L范围内，进而判断颗粒混合料是否达到设计要求的干燥程度。进而有效保证颗粒混合料具有合适的塑性和湿度，有利于后期原料压型的成型，进而保证毛坯成型的合格率。
(5)本发明在石墨材质舟皿的结构上做了进一步改进，在石墨材质舟皿的中部开设有脱蜡通孔，且脱蜡通孔的高度小于外圆凸台的高度。在烧结过程中，预制毛坯件的受热面积更大且受热更均匀，便于石蜡从预制毛坯件表面排除。有利于排出的石蜡在规定时间内，集中进入脱蜡回收装置的进气口，保证石蜡回收率，防止石蜡回收不完全造成毛坯件出现渗碳或脱碳，进而保证成品毛坯件的合格率。
附图说明
图1为本发明的工艺流程图；
图2为干燥工序的装置连接图；
图3为石墨材质舟皿的俯视图；
图4为石墨材质舟皿的剖面图。
图中：1、热水加热装置，2、蓄水池，3、真空发生器，4、酒精检测计，5、第一转换阀，6、第二转换阀，7、乙醇回收装置，8、双螺旋混合器，9、石墨材质舟皿，91、外圆凸台，92、内圆凸台，93、限位圆盘，94、凹槽，95、脱蜡通孔。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1：
结合图1至图4所示，本发明提出的一种有效提高硬质合金圆刀毛坯合格率的生产工艺。
热水加热装置的进水口和出水口分别通过第一管道和第二管道与双螺旋混合器的出水口和进水口连通，且第一管道和第二管道中分别设有第一转换阀和第二转换阀；乙醇回收装置的进气口通过管道与双螺旋混合器连通，且在进气口处设有酒精检测计；真空发生器的抽气口通过管道与乙醇回收装置的出气口连通。
石墨材质舟皿包括外圆凸台、限位圆盘和内圆凸台；所述外圆凸台的高度大于内圆凸台的高度3.5mm；外圆凸台和内圆凸台之间设有凹槽；内圆凸台开设有脱蜡通孔；限位圆盘位于石墨材质舟皿的底部；限位圆盘的外圆直径等于外圆凸台的内圆直径，且限位圆盘的高度为1.5mm。
采用湘潭高升粉末冶金设备有限公司生产的球磨机，具体型号为GS-S300L，其生产工艺包括以下步骤：
A、配制：将粒度为0.6微米碳化钨粉末、粒度为1.0微米的钴粉和添加剂按重量比为90：9.2：0.8配置成预制混合料；
B、球磨机湿磨：
B1、先将占总重量比10％的无水乙醇润湿球磨机内壁，且润湿度达到90％以上；
B2、在球磨机中先加入预制混合料和剩余的无水乙醇进行湿磨36小时；
B3、后加入石蜡继续湿磨24小时至原料粒子与石蜡混合均匀，制成预制浆料；
湿磨整个过程中，无水乙醇的浓度≥98％，无水乙醇和混合料的液固比260ml/kg，石蜡占总量比为2.3％，使用冷水机构以10L/s的流量对球磨机进行保温，保证球磨机内部的预制混合料进行15℃恒温湿磨；
C、干燥：将步骤B中的预制浆料卸出，使用400目不锈钢网进行过滤，得到预制沉淀物，将预制沉淀物加到双螺旋混合器中进行干燥处理，具体为：
C1、真空发生器3进行抽真空处理；
C2、依次使用95℃的热水加热装置1对双螺旋混合器8中的颗粒混合料进行加热处理，且双螺旋混合器8的转速为45r/min；
C3、利用乙醇回收装置7进行乙醇回收，并观测酒精检测计4的数值是否落在0.3mg/L范围内，判断其颗粒混合料的湿度是否达到设计标准，进而保证后期压型的密实度；达到设计值时，即可进行下步骤工作；否则，持续进行污水乙醇的回收直至酒精检测计4的数值落在0.3mg/L范围内；
C4、冷却处理：调节所述第一转换阀5的出水方向和第二转换阀6的进水方向对双螺旋混合器8反向通入10℃的冷水，将其内部的预制沉淀物进行冷却处理至45℃；
D、擦筛：将颗粒混合料倒入振动器中使用60目不锈钢筛网进行擦筛处理，制成粉末状成品混合料；
E、压型：使用冲压模具在油压冲压机上进行压型制成预制毛坯，将其盛放在石墨材质舟皿9中，并进行有序堆叠至35层；
F、烧结：堆叠完成的预制毛坯放入真空一体烧结炉，全过程以8slm流速的氩气进行气体保护，同时使用脱蜡回收装置和真空发生器进行负压脱蜡和真空烧结工作，且保证脱蜡通孔95位于脱蜡回收装置的进气口正上方，工作完成后，冷却至65℃出炉，并检验毛坯质量符合要求后入库。
测得成品毛坯合格率达到99.8％，且成品毛坯件的硬度(HRA)为92.6，强度(TRS)为3011N/m3，回收的石蜡占原始总量比为2.28％，回收率为99.13％。表明该种工艺对原生料可以使其成平毛坯件的合格率明显提高，同时强度和强度较前工艺略有提高，进而可以判断内部组织结构更为紧密，性能更为优良。
实施例2：
与实施例1不同的是：
调节所述第一转换阀5的出水方向和第二转换阀6的进水方向对双螺旋混合器8反向通入10℃的冷水，同时向双螺旋混合器8内部通入氩气与预制沉淀物直接接触，使其内部的预制沉淀物进行冷却处理至45℃。
测得成品毛坯合格率达到99.7％，且成品毛坯件的硬度(HRA)为93.2，强度(TRS)为3013N/m3，回收的石蜡占比为2.27％，回收率为98.69％。表明该种工艺对原生料可以使其成平毛坯件的合格率明显提高，同时强度和强度较前工艺略有提高，有效避免颗粒混合料在其过程中出现氧化，进而保证毛坯内部的组织结构。
实施例3：
与实施例1和2不同的是：
步骤B中，对回收料湿磨时，将预制混合料和剩余的无水乙醇加入球磨机内进行湿磨24小时，再加入成型剂进行湿磨12小时。
通过对回收料合理的湿磨时间，同时也能达到相应的理想组织结构，可以大大减低其生产成本。测得成品毛坯合格率达到99.6％，且成品毛坯件的硬度(HRA)为92.2，强度(TRS)2997N/m3，回收的石蜡占比为2.278％，回收率为99.01％。表明该种工艺对回收料可以使其成品毛坯件的合格率明显提高，同时强度和强度较前工艺略有提高，石蜡回收率也略有提高，进而可以判断内部组织结构更为紧密，性能更为优良。
本发明可以很好解决现有技术中：在湿磨过程中，无水乙醇和石蜡对原料的影响及温度对无水乙醇和石蜡的影响；在干燥过程中，水资源的问题、颗粒混合料在冷却过程中的氧化问题和颗粒混合料湿度的掌握问题；在烧结过程中，石蜡的有效收集问题，进而保证成品毛坯件的合格率。在原有的工序基础上进一步改进，有效降低其影响因素对成品毛坯件合格率的影响，利于推广，使企业更具有竞争力。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (10)
1.一种有效提高硬质合金圆刀毛坯合格率的生产工艺，其特征在于，包括以下步骤：
A、配制：将粒度为0.6-1.0微米碳化钨粉末、粒度为1.0-1.5微米的钴粉和添加剂按重量比为87.2-90.6:8-11:0.4-0.8配置成预制混合料；
B、球磨机湿磨：
B1、先将占总重量比10％的无水乙醇润湿球磨机内壁；
B2、在球磨机中先加入预制混合料和剩余的无水乙醇进行湿磨；
B3、后加入成型剂继续湿磨制成预制浆料；
湿磨整个过程中，使用冷水机构保证球磨机内部的预制混合料在5-15℃恒温环境下进行湿磨；
C、干燥：将步骤B中的预制浆料卸出，进行过滤得到预制沉淀物，将预制沉淀物加到双螺旋混合器(8)中进行干燥处理，得到颗粒混合料；
D、擦筛：将颗粒混合料倒入振动器中使用60-80目不锈钢筛网进行擦筛处理，制成粉末状成品混合料；
E、压型：使用冲压模具在油压冲压机上进行压型制成预制毛坯，将其盛放在石墨材质舟皿(9)中，并进行有序堆叠至30-40层；
F、烧结：堆叠完成的预制毛坯放入真空一体烧结炉，全过程以5-8slm流速的氩气，同时使用脱蜡回收装置和真空发生器进行负压脱蜡和真空烧结工作，冷却至60-80℃出炉，并检验毛坯质量符合要求后入库。
2.根据权利要求1所述的一种有效提高硬质合金圆刀毛坯合格率的生产工艺，其特征在于，步骤B中，对原生料湿磨时，先将预制混合料和剩余的无水乙醇加入球磨机内进行湿磨30-36小时，再加入成型剂进行湿磨24-30小时。
3.根据权利要求1所述的一种有效提高硬质合金圆刀毛坯合格率的生产工艺，其特征在于，步骤B中，对回收料湿磨时，将预制混合料和剩余的无水乙醇加入球磨机内进行湿磨20-24小时，再加入成型剂进行湿磨12-16小时。
4.根据权利要求1所述的一种有效提高硬质合金圆刀毛坯合格率的生产工艺，步骤C中，将预制沉淀物加到双螺旋混合器(8)中进行干燥处理，具体为依次使用85-95℃的热水加热装置(1)对双螺旋混合器(8)中颗粒混合料进行2-3小时的加热处理、真空发生器(3)进行抽真空处理、乙醇回收装置(7)进行乙醇回收以及冷却处理。
5.根据权利要求4所述的一种有效提高硬质合金圆刀毛坯合格率的生产工艺，其特征在于，所述热水加热装置(1)的进水口和出水口分别通过第一管道和第二管道与双螺旋混合器(8)的出水口和进水口连通，且第一管道和第二管道中分别设有第一转换阀(5)和第二转换阀(6)；所述乙醇回收装置(7)的进气口通过管道与双螺旋混合器(8)连通，且在进气口处设有酒精检测计(4)；所述真空发生器(3)的抽气口通过管道与乙醇回收装置(7)的出气口连通。
6.根据权利要求5所述的一种有效提高硬质合金圆刀毛坯合格率的生产工艺，其特征在于，调节所述第一转换阀(5)的出水方向和第二转换阀(6)的进水方向对双螺旋混合器(8)反向通入5-15℃的冷水，使其内部的预制沉淀物进行冷却处理至40-55℃。
7.根据权利要求5所述的一种有效提高硬质合金圆刀毛坯合格率的生产工艺，其特征在于，调节所述第一转换阀(5)的出水方向和第二转换阀(6)的进水方向对双螺旋混合器(8)反向通入5-15℃的冷水，同时向双螺旋混合器(8)内部通入氩气与预制沉淀物直接接触，使其内部的预制沉淀物进行冷却处理至40-55℃。
8.根据权利要求5所述的一种有效提高硬质合金圆刀毛坯合格率的生产工艺，其特征在于，通过观测所述酒精检测计(4)的数值是否在设计要求0-0.3mg/L范围内，进而判断颗粒混合料的湿度是否达到设计标准；未达到时，持续进行乙醇回收直至酒精检测计(4)的数值在设计要求范围内。
9.根据权利要求1所述的一种有效提高硬质合金圆刀毛坯合格率的生产工艺，其特征在于，步骤E中，预制毛坯盛放在石墨材质舟皿(9)中，所述石墨材质舟皿(9)包括外圆凸台(91)、限位圆盘(93)和内圆凸台(92)；所述外圆凸台(91)的高度大于内圆凸台(92)的高度3-4mm；所述外圆凸台(91)和内圆凸台(92)之间设有凹槽(94)；所述内圆凸台(92)开设有脱蜡通孔(95)；所述限位圆盘(93)位于石墨材质舟皿(9)的底部；所述限位圆盘(93)的外圆直径等于外圆凸台(91)的内圆直径，且限位圆盘(93)的高度为1-2mm。
10.根据权利要求1所述的一种有效提高硬质合金圆刀毛坯合格率的生产工艺，其特征在于，在步骤F中，使用脱蜡回收装置和真空发生器进行负压脱蜡和真空烧结工作，所述脱蜡通孔(95)位于脱蜡回收装置的进气口正上方。
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