CN110125413A - 一种硬质合金棒材的生产工艺 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种硬质合金棒材的生产工艺，主要包括设备检查清理、领料过筛、制备胶坯、挤压圆棒、装舟、烘干及烧结等工艺步骤，通过对现行工艺步骤的改进，使所生产的硬质合金圆棒产品晶粒均匀，没有空隙等缺陷，力学性能稳定，为后续使用要求提供了质量保障。

Description

一种硬质合金棒材的生产工艺

技术领域

本申请涉及硬质合金材料生产领域，具体关于一种硬质合金棒材的生产工艺。

背景技术

硬质合金棒材因其具有特殊的耐磨蚀、高硬度、优良的断裂韧性和抗压强度，因而在电子工业、木材加工、航天航空业、模具工业、地矿等领域得到了十分广泛的应用。目前，如制造电脑板所用的微钻、各种铣刀、铰刀、阶梯刀具、长杆刀具、丝锥、打印针等都是极为理想的前期材料。随着当今科学技术的不断进步，硬质合金的棒材需求也量也越来越大。挤压的任务是将已干好的确定牌号的混合料与一定比例的成型增塑剂组成的胶质混合料，倒入双螺旋混和机内，在规定的时间内反复进行滚压式搅拌混合，经长达2.5小时至3.0小时的辊压研磨之后，使增塑混合坯料呈均匀大小的团状球体，然后卸料开始装模抽空预挤，经先后二次装料抽空预挤后，再经高压缓慢挤出各种所需规格的圆棒毛坯。但现有技术中的硬质合金棒材挤压工艺存在质控差，效率低且废品率高的缺陷，而成型后的硬质合金棒材在使用时其力学性能不稳定，可加工性差、易断裂，对后续的使用产生了不利的影响。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，在传统的硬质合金成型技术的基础上，经不断的工艺完善和技术改进，形成了经济高效的挤压成型工艺，圆棒的质量越来越稳定，适应品种、及产量也在扩大，合格率也越来越高。

为达到上述目的，本发明的方案如下：

1)产前设备检查及清理；包括以下内容：

1.1清理检查搅拌机，查搅拌机真空泵是否正常，试抽压力，管道是否堵塞，轴叶片搅动是否正常，器外供冷冻水管水流是否畅通无阻；

1.2清理混合器箱体的内壁和双螺旋搅拌叶片，由于箱体内残留胶团干结之后，很牢固的粘附在叶片和箱体内壁上，不易清除，所以清理时可用湿磨车间的回收废酒精适量倒入混合器，使酒精废液淹浸到叶片的中上部，然后浸泡40分钟左右，就容易铲除清洗干净。

1.3检查清理振动筛及筛网筛框，筛网压紧螺丝是否松动、或者有掉件和破损，清理沉积在筛网上的灰尘和用后所粘附的残留粉料等。

1.4挤压机的检查与清洗，检查挤压机的电器控制系统、抽真空系统及油压系统是否正常；用酒精砂布清洗挤模内壁和型腔，拉毛的挤压模具表面(即内壁不光滑)必须精抛以致模具内壁发亮才能使用。

2)领料。

3)胶的混炼，调节好电炉的所需功率和所需混炼的时间。

4)制备硬质合金圆棒挤压增塑胶坯。

5)挤压圆棒：

5.1合上电闸，开启油压系统，将活塞与筒体缓慢分开，使筒体置于垂直装料状态，再把三角活动推车停放并固定在加料筒的最佳位置，将搅拌好的球料加入挤压筒内；第一次25kg球料加完之后，再打开油压，使活塞与加料筒慢慢封口后，开始抽真空并保15分钟，当筒体内的真空度达到-760mmHg，压力达到188-189吨，初次加压时间约持续40s，点动3～4次反复加压，压力值约为20MPa，然后压制成团；

5.2打开真空，卸去压力，重新使筒体置于垂直的装料状态，然后再完成第二次装料,用干净的料铲把50KG的球料缓慢均匀的加入到型腔内，开动液压,使活塞与料筒慢慢封口后,同样打开真空泵抽真空,当真度到达上述压力(760mmHg)之后，保持15分钟，即可继续加压，使筒内分散的球坯压制成致密的挤压坯体，打开挤出棒坯挡盖，开始挤压成各种所需规格的圆棒坯体。

6)装舟后自然干燥：挤出各种规格的圆棒坯体后一般采用自然阴干可获得缓慢的干燥速度与收缩，这对于消除和减少挤压和冷却收缩过程中所产生的二维共振的微观应力是很有帮助的。

7)烘干：烘烤温度≤100℃，烘烤时间为12--24小时，采用分级升温和分级保温以防止急剧收缩产生应力变形。

8)对烘干后的毛坯切割平头，进刀速度不宜过快否则易造成合金毛坯头部开裂。

9)毛坯检查：用低倍放大镜检查圆棒毛坯的表面裂纹，宏观检查圆棒毛坯的掉角掉边，用游标卡尺检查圆棒毛坯的尺寸。

10)第一次烧结(预烧)，

10.1装炉时：原生料圆棒毛坯装在炉子下层，再生料圆棒毛坯装在炉子的上层；小圆棒毛坯装在炉子底层，大圆棒毛坯装在炉子上层；高钴合金产品装炉子下层，低钴合金产品装在炉子上层；若钨钴合金与钨钛钴合金一定要同炉烧结，钨钴产品就必须装在炉子的底层，钨钛钴合金要装在炉子的上层。

10.2烧结工艺:在150℃设定一个保温点(由于生产的特定条件增设该点有益无害)，缓慢将温度升至450±15℃左右(在排胶的高峰阶段，升温速度过快将有可能造成脱胶时段产生裂纹或断裂)，在800℃左右和1200℃左右进行适当的保温，在液相出现温度1300℃附近放慢升温速度(减少内外温差，有利于减少高温孔隙的产生)，在1380至1390℃之间适当保温。

在液相出现之前稍保温可减少晶粒的增长，使圆棒强度增加以减少因序烧强度不够而断裂现象。

11)低压烧结，当温度升至1420℃保温20分钟后，开始缓慢通入氩气，通入氩气的速度，应按前10分钟通入0.5MPA，随后汽量逐步加大；大约40分钟左右压力升至5.5MPA，在充入氩气时，应注意观察面板的压力与炉体顶部的表压数据相当；当炉内充氩达到5.5MPA后，保温70分钟；然后让炉体自动降温，当炉温冷却到80℃以下即可出炉。

根据上述发明内容所获得的硬质合金棒材产品质量明显提高，废品率有所降低，经过实验鉴定，该工艺生产的硬质合金圆棒产品晶粒均匀，没有空隙等缺陷，力学性能稳定。为后续使用要求提供了质量保障。

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。

1)产前设备检查及清理；包括以下内容：

1.1清理检查搅拌机，查搅拌机真空泵是否正常，试抽压力，管道是否堵塞，轴叶片搅动是否正常，器外供冷冻水管水流是否畅通无阻；

1.2清理混合器箱体的内壁和双螺旋搅拌叶片，由于箱体内残留胶团干结之后，很牢固的粘附在叶片和箱体内壁上，不易清除，所以清理时可用湿磨车间的回收废酒精适量倒入混合器，使酒精废液淹浸到叶片的中上部，然后浸泡40分钟左右，就容易铲除清洗干净。

1.3检查清理振动筛及筛网筛框，筛网压紧螺丝是否松动、或者有掉件和破损，清理沉积在筛网上的灰尘和用后所粘附的残留粉料等。

1.4挤压机的检查与清洗，检查挤压机的电器控制系统、抽真空系统及油压系统是否正常；用酒精砂布清洗挤模内壁和型腔，拉毛的挤压模具表面(即内壁不光滑)必须精抛以致模具内壁发亮才能使用。

2)领料，领出YG10X混合料200kg，40目/60目过筛。

3)胶的混炼，将粉料、尹素敏、乙基纤维素和萘满按一定比例混合，按混炼所需的温度(暂定200℃)，调节好电炉的所需功率和所需混炼的时间。

4)制备硬质合金圆棒挤压增塑胶坯。

5)挤压圆棒：

5.1合上电闸，开启油压系统，将活塞与筒体缓慢分开，使筒体置于垂直装料状态，再把三角活动推车停放并固定在加料筒的最佳位置，将搅拌好的球料加入挤压筒内；第一次25kg球料加完之后，再打开油压，使活塞与加料筒慢慢封口后，开始抽真空并保15分钟，当筒体内的真空度达到-760mmHg，压力达到188-189吨，初次加压时间约持续40s，点动3～4次反复加压，压力值约为20MPa，然后压制成团；

5.2打开真空，卸去压力，重新使筒体置于垂直的装料状态，然后再完成第二次装料,用干净的料铲把50KG的球料缓慢均匀的加入到型腔内，开动液压,使活塞与料筒慢慢封口后,同样打开真空泵抽真空,当真度到达上述压力(760mmHg)之后，保持15分钟，即可继续加压，使筒内分散的球坯压制成致密的挤压坯体，打开挤出棒坯挡盖，开始挤压成各种所需规格的圆棒坯体。

6)装舟后自然干燥：挤出各种规格的圆棒坯体后一般采用自然阴干可获得缓慢的干燥速度与收缩，这对于消除和减少挤压和冷却收缩过程中所产生的二维共振的微观应力是很有帮助的。

7)烘干：烘烤温度≤100℃，烘烤时间为12--24小时，采用分级升温和分级保温以防止急剧收缩产生应力变形。

8)对烘干后的毛坯切割平头，进刀速度不宜过快否则易造成合金毛坯头部开裂。

9)毛坯检查：用低倍放大镜检查圆棒毛坯的表面裂纹，宏观检查圆棒毛坯的掉角掉边，用游标卡尺检查圆棒毛坯的尺寸。

10)第一次烧结(预烧)，

10.1装炉时：原生料圆棒毛坯装在炉子下层，再生料圆棒毛坯装在炉子的上层；小圆棒毛坯装在炉子底层，大圆棒毛坯装在炉子上层；高钴合金产品装炉子下层，低钴合金产品装在炉子上层；若钨钴合金与钨钛钴合金一定要同炉烧结，钨钴产品就必须装在炉子的底层，钨钛钴合金要装在炉子的上层。

10.2烧结工艺:在150℃设定一个保温点(由于生产的特定条件增设该点有益无害)，缓慢将温度升至450±15℃左右(在排胶的高峰阶段，升温速度过快将有可能造成脱胶时段产生裂纹或断裂)，在800℃左右和1200℃左右进行适当的保温，在液相出现温度1300℃附近放慢升温速度(减少内外温差，有利于减少高温孔隙的产生)，在1380至1390℃之间适当保温。

在液相出现之前稍保温可减少晶粒的增长，使圆棒强度增加以减少因序烧强度不够而断裂现象。

11)低压烧结，当温度升至1420℃保温20分钟后，开始缓慢通入氩气，通入氩气的速度，应按前10分钟通入0.5MPA，随后汽量逐步加大；大约40分钟左右压力升至5.5MPA，在充入氩气时，应注意观察面板的压力与炉体顶部的表压数据相当；当炉内充氩达到5.5MPA后，保温70分钟；然后让炉体自动降温，当炉温冷却到80℃以下即可出炉。

综上所述，采用上述工艺生产的硬质合金圆棒成型后的缺陷明显减少，晶粒细化且均匀，提高了硬质合金体的强度和稳点性。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种硬质合金棒材的生产工艺，具有包括以下步骤：

1)产前设备检查及清理；包括：清理检查搅拌机，清理混合器箱体的内壁和双螺旋搅拌叶片，检查清理振动筛及筛网筛框，检查与清洗挤压机；

2)领料，领出所需重量的混合料并过筛；

3)混炼所需的胶并制备硬质合金圆棒挤压增塑胶坯；

4)挤压圆棒：

4.1 合上电闸，开启油压系统，将活塞与筒体缓慢分开，使筒体置于垂直装料状态，再把三角活动推车停放并固定在加料筒的最佳位置，将搅拌好的球料加入挤压筒内；第一次25kg球料加完之后，再打开油压，使活塞与加料筒慢慢封口后，开始抽真空并保15分钟，当筒体内的真空度达到-760mmHg，压力达到188-189吨，初次加压时间约持续40s，点动3～4次反复加压，压力值约为20MPa，然后压制成团；

4.2 打开真空，卸去压力，重新使筒体置于垂直的装料状态，然后再完成第二次装料,用干净的料铲把50KG的球料缓慢均匀的加入到型腔内，开动液压,使活塞与料筒慢慢封口后,同样打开真空泵抽真空,当真度到达上述压力(760mmHg)之后，保持15分钟，即可继续加压，使筒内分散的球坯压制成致密的挤压坯体，打开挤出棒坯挡盖，开始挤压成各种所需规格的圆棒坯体；

5)装舟后自然干燥；

6)烘干：烘烤温度≤100℃，烘烤时间为12--24小时；

7)毛坯检查：用低倍放大镜检查圆棒毛坯的表面裂纹，宏观检查圆棒毛坯的掉角掉边，用游标卡尺检查圆棒毛坯的尺寸；

8)第一次烧结(预烧)，

9)低压烧结出炉。

2.如权利要求1所述的一种硬质合金棒材的生产工艺，在第一次烧结时，在150℃设定一个保温点，缓慢将温度升至450±15℃左右，在800℃左右和1200℃左右进行适当的保温，在液相出现温度1300℃附近放慢升温速度，在1380至1390℃之间适当保温。

3.如权利要求2所述的一种硬质合金棒材的生产工艺，在低压烧结时，当温度升至1420℃保温20分钟后，开始缓慢通入氩气，通入氩气的速度，应按前10分钟通入0.5MPA，随后汽量逐步加大；大约40分钟左右压力升至5.5MPA，在充入氩气时，应注意观察面板的压力与炉体顶部的表压数据相当；当炉内充氩达到5.5MPA后，保温70分钟；然后让炉体自动降温，当炉温冷却到80℃以下即可出炉。