CN117428184B - 一种硬质合金的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及合金制造领域，公开了一种硬质合金的制造方法，包括用于加入制作硬质合金的金属材料，并将金属材料加热融化成金属溶液的电加热熔炉，用于冷却金属溶液的冷却部，用于接收从电加热熔炉下端排出的金属溶液，并将接收的金属溶液移动至冷却部内冷却形成合金后脱模的成型机构，对送入的合金表面进行液体渗碳处理的，渗碳机构，本发明能够充分形成对合金生产加工的流水线工序，通过加快合金生产效率以解决背景技术中所述的技术问题，并且可通过渗碳机构来对合金表面进行渗碳处理。

Description

一种硬质合金的制造方法

技术领域

本发明涉及硬质合金制造领域，具体的是一种硬质合金的制造方法。

背景技术

硬质合金是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。硬质合金广泛用作刀具材料，如车刀、铣刀、刨刀、钻头、镗刀等，用于切削铸铁、有色金属、塑料、化纤、石墨、玻璃、石材和普通钢材，也可以用来切削耐热钢、不锈钢、高锰钢、工具钢等难加工的材料。硬质合金具有很高硬度和耐磨性、良好的弹性模量、很高的抗压强度、较好的化学稳定性和低的热膨胀系数；作为一种高效工具材料和结构材料，其应用领域不断拓展，对工业发展和科学技术进步起到了重要的推动作用。尤其是与其他硬质合金相比具有更高的硬度、韧性及优良的耐磨性的钨钴类硬质合金被广泛应用于金属切削加工、金属成形工具、矿山钻探以及耐磨部件等方面；

而现有技术中的硬质合金均是通过人工烧结成型，并在烧结后反复锻打定型，该种工艺在制备硬质合金时效率较慢，操作环境恶劣，且无法快速对合金表面形成渗碳层。

发明内容

本发明提供了一种硬质合金的制造方法，其克服了背景技术中所描述的不足。

本发明解决其技术问题的所采用的技术方案是：

一种硬质合金的制造方法，包括用于制造硬质合金的：

电加热熔炉：用于加入制作硬质合金的金属材料，并将金属材料加热融化成金属溶液；

冷却部：用于冷却金属溶液；

成型机构：用于接收从电加热熔炉下端排出的金属溶液，并将接收的金属溶液移动至冷却部内冷却形成合金后脱模；

渗碳机构：对送入的合金表面进行液体渗碳处理；

所述成型机构包括模组、连接弯折杆、第一气缸、第二气缸，连接弯折杆对称安装在模组的两端，所述第一气缸的数量设有两个，两个第一气缸的输出轴上均装设有电机，而两个连接弯折杆分别固定在两个电机的输出轴上，而两个第一气缸的下端分别连接在对应两个第二气缸的输出轴上，所述模组包括多个模具，所有模具呈一字型排列设置，所述连接弯折杆呈向下弯折状结构，当两个第一气缸的输出轴分别通过连接弯折杆与模组的两端相连后，会形成凹状结构连接；

所述冷却部包括冷却池以及金属传送带，所述冷却池内具有用于容纳金属传送带的凹槽，该凹槽表面从两侧至中部逐渐加深，并且该凹槽内填充满液体，所述冷却池的中部还具有一倾斜向下凹陷的延伸槽，所述金属传送带的一端延伸至该延伸槽内，而另一端延伸至渗碳机构内，以将排入冷却池内冷却的合金传送至渗碳机构内进行表面渗碳处理；

所述制造方法包括以下具体步骤：

S1：将按比例的合金原料倒入电加热熔炉内，通过电加热熔炉加热融化原料后形成金属溶液，打开电加热熔炉下端的阀门，将金属溶液倒入模组内；

S2：通过两个第一气缸控制其输出轴带动模组平移，直至所有模具内均装满金属溶液，再通过第二气缸下移第一气缸以及模组，让模组浸泡在冷却池内进行冷却；

S3：转动两个电机的输出轴让模组倒置后，将模具内的合金进行脱模并排入冷却池内；

S4：通过金属传送带将合金传送至渗碳机构内进行表面渗碳层处理；

S5：在将合金传送至渗碳机构内后，将液体渗碳介质均匀喷洒至合金表面，并通过电磁加热圈持续加热合金，使合金温度在650°至750°之间维持1h-4h。

一较佳技术方案：所述渗碳机构包括第一壳体、第二壳体、移动板，所述第一壳体以及第二壳体内具有供移动板伸缩的腔室，所述移动板通过一第三气缸驱动伸缩，所述移动板依次贯穿过第二壳体、第一壳体后延伸至金属传送带的下方，所述第一壳体内设有渗碳介质喷头，所述渗碳介质喷头的输出端朝向移动板设置；

所述第二壳体内远离第一壳体的一侧还设有用于对合金进行加热的电加热圈，所述电加热圈外接电源通电加热，所述电加热圈罩设在移动板上方。

一较佳技术方案：所述渗碳机构还包括衔接板，所述第一壳体与第二壳体之间存在间距，而衔接板的两端分别延伸过第一壳体与第二壳体边缘末端；

所述移动板表面具有掉落口，而衔接板嵌入掉落口内，在移动板未移动时，衔接板与掉落口的一侧末端之间存在缺口。

一较佳技术方案：所述移动板的边缘具有向外凸起的凸起部，而掉落口的两端分别延伸至移动板的两侧末端，掉落口靠近第三气缸的一侧下端设有一呈凹状结构的连接件，该连接件的深度与衔接板的厚度一致。

一较佳技术方案：所述移动板上还设有引导件，所述引导件呈八字形扩口状结构，而引导件大口径一端朝向金属传送带设置，并且引导件的两端分别延伸过第一壳体、第二壳体的两侧末端；

所述引导件靠近移动板设置。

一较佳技术方案：所述第二壳体的一侧下端还设有一二次冷却件，所述二次冷却件的上端与侧面均设有开口，而上端的开口则位于所述缺口的正下方，并且二次冷却件的内侧下端面呈倾斜状表面。

一较佳技术方案：步骤S包括以下具体步骤：

S51：通过金属传送带将合金排放至移动板表面，并通过第三气缸收缩其输出轴带动合金朝电加热圈移动，在移动过程中通过引导件对所有合金形成聚拢；

S52：当合金聚拢并移动至电加热圈处时，减缓第三气缸输出轴的伸缩速度，并将合金经过电加热圈的速度控制在25s-40s，让附着在合金表面的液体渗碳介质充分的与合金产生反应，让合金表面出现渗碳层，提高金属表面的硬度。

本技术方案与背景技术相比，它具有如下优点：

当利用本发明批量生产合金时，可先将按比例的合金原料如铁、铝、钢倒入电加热熔炉内加热至金属溶液后，通过第一气缸驱动去输出轴伸缩调整连接弯折杆以及模组左右移动，先将模组中末端的模具移动至电加热熔炉下端打开阀口后让金属溶液填满该模具后，通过第一气缸将下个模具移动至阀口下方，直至所有模具填满金属溶液，随后通过第二气缸向下移动模组至冷却部内，冷却模组中的金属溶液，当冷却完成后转动第一气缸末端的电机的输出轴，使模组内凝固的合金倒置后脱模，再通过金属传送带将脱模的合金送至移动板上在随后通过第三气缸向内拉动移动板，并让合金在经过渗碳介质喷头下方时，通过渗碳介质喷头朝合金表面喷洒液体渗碳介质，直至移动板移动合金经过电加热圈后，通过电加热圈对合金进行加热，使合金表面得到充分的渗碳处理，从而能够充分形成对合金生产的流水线工序，加快合金生产效率以解决背景技术中所述的技术问题。

本发明中第一壳体与第二壳体之间存在间距，如此设置是为了划分第一壳体与第二壳体的温度差，让渗碳介质喷头朝合金表面喷洒渗碳介质时，渗碳介质不会马上与合金表面发生变化，所述第二壳体内远离第一壳体（21）的一侧还设有用于对合金进行加热的电加热圈，所述电加热圈外接电源通电加热，所述电加热圈罩设在移动板上方，直至合金进入第二壳体才会通过电加热圈的持续加热升温。

本发明中当第三气缸的输出轴收缩并让移动板带动合金移动至第二壳体的末端时，可通过缺口将合金排出，但又为了能够让所有的合金都能准确无误的穿过电加热圈，故而在移动板上方设置了引导件，引导件大口径一端朝向金属传送带设置，并且引导件的两端分别延伸过第一壳体、第二壳体的两侧末端，并且移动板与引导件相抵，当移动板带动合金朝电加热圈移动时，可被八字形结构的引导件所引导并聚合，在合金移动至缺口前，掉落口均是被衔接板所堵塞的，从而能够通过衔接板与引导件形成有效的引导以及防漏效果。

引导件位于电加热圈中的部分表面为平直状，并且为了避免在电加热圈加热合金时，同时加热并融化了引导件以及移动板，因此引导件与移动板均采用金属‘钨’制成，‘钨’的熔点为3000°以上，而合金的熔点为650°至750°，同时又将电加热圈25的加热温度控制在650°至750°之间，因此在电加热圈加热时，并不会融化移动板以及引导件。

并且所述第二壳体的一侧下端还设有二次冷却件，所述二次冷却件的上端与侧面均设有开口，而上端的开口则位于所述缺口的正下方，并且二次冷却件的内侧下端面呈倾斜状表面，而二次冷却件内装满冷却水，主要是为了对从缺口掉落的合金进行二次冷却，让合金表面的渗碳层的分子趋于稳定，且便于操作人员的拾取。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

图1为本发明的正视图。

图2为成型机构的正视示意图。

图3为渗碳机构与冷却部的立体示意图。

图4为图3的纵向半剖示意图。

图5为图4的正视示意图。

图6为冷却部的分解示意图。

图7为图4的分解示意图。

图8为移动板未移动时的示意图。

图9为移动板移动时的示意图。

图10为移动板的结构示意图。

图中：成型机构1、模组11、连接弯折杆12、第一气缸13、第二气缸14、渗碳机构2、第一壳体21、渗碳介质喷头211、第二壳体22、衔接板23、移动板24、第三气缸241、凸起部242、掉落口243、电加热圈25、二次冷却件26、引导件27、冷却部3、冷却池31、延伸槽311、金属传送带32、防滑条321、电加热熔炉4。

具体实施方式

如图1-10所示，一种硬质合金的制造方法，包括用于制造硬质合金的：

电加热熔炉4：用于加入制作硬质合金的金属材料，并将金属材料加热融化成金属溶液，同时如图中所示的，电加热熔炉4下端具有一用于排出金属溶液的阀口，当需要排出金属溶液时只需要打开阀口既可让金属溶液排出；

冷却部3：用于冷却金属溶液；

成型机构1：用于接收从电加热熔炉4下端排出的金属溶液，并将接收的金属溶液移动至冷却部3内冷却形成合金后脱模；

渗碳机构2：对送入的合金表面进行液体渗碳处理；

所述成型机构1包括模组11、连接弯折杆12、第一气缸13、第二气缸14，连接弯折杆12对称安装在模组11的两端，所述第一气缸13的数量设有两个，两个第一气缸13的输出轴上均装设有电机，而两个连接弯折杆12分别固定在两个电机的输出轴上，而两个第一气缸13的下端分别连接在对应两个第二气缸14的输出轴上，所述模组11包括多个模具，所有模具呈一字型排列设置，所述连接弯折杆12呈向下弯折状结构，当两个第一气缸13的输出轴分别通过连接弯折杆12与模组11的两端相连后，会形成凹状结构连接；

所述冷却部3包括冷却池31以及金属传送带32，所述冷却池31内具有用于容纳金属传送带32的凹槽，该凹槽表面从两侧至中部逐渐加深，并且该凹槽内填充满液体，所述冷却池31的中部还具有一倾斜向下凹陷的延伸槽311，所述金属传送带32的一端延伸至该延伸槽311内，而另一端延伸至渗碳机构2内，以将排入冷却池31内冷却的合金传送至渗碳机构2内进行表面渗碳处理，基于上述内容可以了解到，本发明中所涉及到的用于制作硬质合金的成型机构1、渗碳机构2、冷却部3、电加热熔炉4，相组合后所形成的技术效果主要为了能够对硬质合金起到流水线生产的技术效果，以下将对其做进一步介绍：

当利用本发明批量生产合金时，可先将按比例的合金原料如铁、铝、钢倒入电加热熔炉4内加热至金属溶液后，通过第一气缸13驱动去输出轴伸缩调整连接弯折杆12以及模组11左右移动，先将模组11中末端的模具移动至电加热熔炉4下端打开阀口后让金属溶液填满该模具后，通过第一气缸13将下个模具移动至阀口下方，直至所有模具填满金属溶液，随后通过第二气缸14向下移动模组11至冷却部3内，冷却模组11中的金属溶液，当冷却完成后转动第一气缸13末端的电机的输出轴，使模组11内凝固的合金倒置后脱模，再通过金属传送带32将脱模的合金送至移动板24上，在随后通过第三气缸241向内拉动移动板24，并让合金在经过渗碳介质喷头211下方时，通过渗碳介质喷头211朝合金表面喷洒液体渗碳介质，直至移动板24移动合金经过电加热圈25后，通过电加热圈25对合金进行加热，使合金表面得到充分的渗碳处理；

而又如图中所述的，冷却池31的中部呈锥状向内凹陷，并且具有一延伸槽311，在合金掉落至冷却池31内时，可直接掉落在金属传送带32表面，被金属传送带32传送至渗碳机构2内，而为了避免金属传送带32在传送合金滑落无法有效上升的问题，故而在金属传送带32表面设置了防滑条321，利用防滑条321来提高与合金的表面摩擦力；

而基于上述内容而言，本发明中的制造方法包括以下具体步骤：

S1：将按比例的合金原料倒入电加热熔炉4内，通过电加热熔炉4加热融化原料后形成金属溶液，打开电加热熔炉4下端的阀门，将金属溶液倒入模组11内；

S2：通过两个第一气缸13控制其输出轴带动模组11平移，直至所有模具内均装满金属溶液，再通过第二气缸14下移第一气缸13以及模组11，让模组11浸泡在冷却池31内进行冷却；

S3：转动两个电机的输出轴让模组11倒置后，将模具内的合金进行脱模并排入冷却池31内；

S4：通过金属传送带32将合金传送至渗碳机构2内进行表面渗碳层处理；

S5：在将合金传送至渗碳机构2内后，将液体渗碳介质均匀喷洒至合金表面，并通过电磁加热圈持续加热合金，使合金温度在650°至750°之间维持1h-4h。

进一步的，所述渗碳机构2包括第一壳体21、第二壳体22、移动板24，所述第一壳体21以及第二壳体22内具有供移动板24伸缩的腔室，所述移动板24通过一第三气缸241驱动伸缩，所述移动板24依次贯穿过第二壳体22、第一壳体21后延伸至金属传送带32的下方，所述第一壳体21内设有渗碳介质喷头211，所述渗碳介质喷头211的输出端朝向移动板24设置，并且第一壳体21与第二壳体22之间存在间距，如此设置是为了划分第一壳体21与第二壳体22的温度差，让渗碳介质喷头211朝合金表面喷洒渗碳介质时，渗碳介质不会马上与合金表面发生变化，而如图所示的，所述第二壳体22内远离第一壳体的一侧还设有用于对合金进行加热的电加热圈25，所述电加热圈25外接电源通电加热，所述电加热圈25罩设在移动板24上方，直至合金进入第二壳体22才会通过电加热圈25的持续加热升温；

同时基于该内容，步骤S5包括以下具体步骤：

S51：通过金属传送带32将合金排放至移动板24表面，并通过第三气缸241收缩其输出轴带动合金朝电加热圈25移动；

S52：当合金聚拢并移动至电加热圈25处时，减缓第三气缸241输出轴的伸缩速度，并将合金经过电加热圈25的速度控制在25s-40s，让附着在合金表面的液体渗碳介质充分的与合金产生反应，让合金表面出现渗碳层，提高金属表面的硬度；

由于液体渗碳介质在合金表面形成渗碳层需要一定的时间，因此和基恩在经过电加热圈25时的实际速度需要操作人员随合金的组成成分及配比进行改变。

进一步的，所述渗碳机构2还包括衔接板23，所述第一壳体21与第二壳体22之间存在间距，而衔接板23的两端分别延伸过第一壳体21与第二壳体22边缘末端，并且所述移动板24表面具有掉落口243，而衔接板23嵌入掉落口243内，在移动板24未移动时，衔接板23与掉落口243的一侧末端之间存在缺口，可以理解为当第三气缸241的输出轴收缩并让移动板24带动合金移动至第二壳体22的末端时，可通过缺口将合金排出，但又为了能够让所有的合金都能准确无误的穿过电加热圈25，故而在移动板24上方设置了引导件27，引导件27大口径一端朝向金属传送带32设置，并且引导件27的两端分别延伸过第一壳体21、第二壳体22的两侧末端，并且移动板24与引导件27相抵，当移动板24带动合金朝电加热圈25移动时，可被八字形结构的引导件27所引导并聚合，在合金移动至缺口前，掉落口243均是被衔接板23所堵塞的，从而能够通过衔接板23与引导件27形成有效的引导以及防漏效果，而如图中所示的，引导件27位于电加热圈25中的部分表面为平直状，并且为了避免在电加热圈25加热合金时，同时加热并融化了引导件27以及移动板24，因此引导件27、移动板24、衔接板23均采用金属‘钨’制成，‘钨’的熔点为3000°以上，而合金的熔点为650°至750°，同时又将电加热圈25的加热温度控制在650°至750°之间，因此在电加热圈25加热时，并不会融化衔接板23、移动板24以及引导件27。

更进一步的，所述移动板24的边缘具有向外凸起的凸起部242，而掉落口243的两端分别延伸至移动板24的两侧末端，掉落口243靠近第三气缸241的一侧下端设有一呈凹状结构的连接件，该连接件的深度与衔接板23的厚度一致，如此设置是为了提高衔接板23与掉落口243的契合度，使两者上端面为同一高度，避免在移动合金时，合金挤压引导件27与衔接板23的边缘 而无法进入电加热圈25进行加热并卡死移动板24，并且所述引导件27靠近移动板24设置。

更进一步的，所述第二壳体22的一侧下端还设有一二次冷却件26，所述二次冷却件26的上端与侧面均设有开口，而上端的开口则位于所述缺口的正下方，并且二次冷却件26的内侧下端面呈倾斜状表面，而二次冷却件26内装满冷却水，主要是为了对从缺口掉落的合金进行二次冷却，让合金表面的渗碳层的分子趋于稳定，且便于操作人员的拾取。

有必要解释的是，本发明中的渗碳介质为‘碳化硅’、‘603渗碳剂’等，只需要满足‘液体’、‘渗碳功能’的介质既可。

以上所述，仅为本发明较佳实施例而已，故不能依此限定本发明实施的范围，即依本发明专利范围及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆应仍属本发明涵盖的范围内。

Claims (5)

1.一种硬质合金的制造方法，其特征在于，包括用于制造硬质合金的：

电加热熔炉（4）：用于加入制作硬质合金的金属材料，并将金属材料加热融化成金属溶液；

冷却部（3）：用于冷却金属溶液；

成型机构（1）：用于接收从电加热熔炉（4）下端排出的金属溶液，并将接收的金属溶液移动至冷却部（3）内冷却形成合金后脱模；

渗碳机构（2）：对送入的合金表面进行液体渗碳处理；

所述成型机构（1）包括模组（11）、连接弯折杆（12）、第一气缸（13）、第二气缸（14），连接弯折杆（12）对称安装在模组（11）的两端，所述第一气缸（13）的数量设有两个，两个第一气缸（13）的输出轴上均装设有电机，而两个连接弯折杆（12）分别固定在两个电机的输出轴上，而两个第一气缸（13）的下端分别连接在对应两个第二气缸（14）的输出轴上，所述模组（11）包括多个模具，所有模具呈一字型排列设置，所述连接弯折杆（12）呈向下弯折状结构，当两个第一气缸（13）的输出轴分别通过连接弯折杆（12）与模组（11）的两端相连后，会形成凹状结构连接；

所述冷却部（3）包括冷却池（31）以及金属传送带（32），所述冷却池（31）内具有用于容纳金属传送带（32）的凹槽，该凹槽表面从两侧至中部逐渐加深，并且该凹槽内填充满液体，所述冷却池（31）的中部还具有一倾斜向下凹陷的延伸槽（311），所述金属传送带（32）的一端延伸至该延伸槽（311）内，而另一端延伸至渗碳机构（2）内，以将排入冷却池（31）内冷却的合金传送至渗碳机构（2）内进行表面渗碳处理；

所述制造方法包括以下具体步骤：

S1：将按比例的合金原料倒入电加热熔炉（4）内，通过电加热熔炉（4）加热融化原料后形成金属溶液，打开电加热熔炉（4）下端的阀门，将金属溶液倒入模组（11）内；

S2：通过两个第一气缸（13）控制其输出轴带动模组（11）平移，直至所有模具内均装满金属溶液，再通过第二气缸（14）下移第一气缸（13）以及模组（11），让模组（11）浸泡在冷却池（31）内进行冷却；

S3：转动两个电机的输出轴让模组（11）倒置后，将模具内的合金进行脱模并排入冷却池（31）内；

S4：通过金属传送带（32）将合金传送至渗碳机构（2）内进行表面渗碳层处理；

S5：在将合金传送至渗碳机构（2）内后，将液体渗碳介质均匀喷洒至合金表面，并通过电磁加热圈持续加热合金，使合金温度在650°至750°之间维持1h-4h；

所述渗碳机构（2）包括第一壳体（21）、第二壳体（22）、移动板（24），所述第一壳体（21）以及第二壳体（22）内具有供移动板（24）伸缩的腔室，所述移动板（24）通过一第三气缸（241）驱动伸缩，所述移动板（24）依次贯穿过第二壳体（22）、第一壳体（21）后延伸至金属传送带（32）的下方，所述第一壳体（21）内设有渗碳介质喷头（211），所述渗碳介质喷头（211）的输出端朝向移动板（24）设置；

所述第二壳体（22）内远离第一壳体（21）的一侧还设有用于对合金进行加热的电加热圈（25），所述电加热圈（25）外接电源通电加热，所述电加热圈（25）罩设在移动板（24）上方；

所述渗碳机构（2）还包括衔接板（23），所述第一壳体（21）与第二壳体（22）之间存在间距，而衔接板（23）的两端分别延伸过第一壳体（21）与第二壳体（22）边缘末端；

所述移动板（24）表面具有掉落口（243），而衔接板（23）嵌入掉落口（243）内，在移动板（24）未移动时，衔接板（23）与掉落口（243）的一侧末端之间存在缺口。

2.根据权利要求1所述的一种硬质合金的制造方法，其特征在于，所述移动板（24）的边缘具有向外凸起的凸起部（242），而掉落口（243）的两端分别延伸至移动板（24）的两侧末端，掉落口（243）靠近第三气缸（241）的一侧下端设有一呈凹状结构的连接件，该连接件的深度与衔接板（23）的厚度一致。

3.根据权利要求1-2任一所述的一种硬质合金的制造方法，其特征在于，所述移动板（24）上还设有引导件（27），所述引导件（27）呈八字形扩口状结构，而引导件（27）大口径一端朝向金属传送带（32）设置，并且引导件（27）的两端分别延伸过第一壳体（21）、第二壳体（22）的两侧末端；

所述引导件（27）靠近移动板（24）设置。

4.根据权利要求3所述的一种硬质合金的制造方法，其特征在于，所述第二壳体（22）的一侧下端还设有一二次冷却件（26），所述二次冷却件（26）的上端与侧面均设有开口，而上端的开口则位于所述缺口的正下方，并且二次冷却件（26）的内侧下端面呈倾斜状表面。

5.根据权利要求3所述的一种硬质合金的制造方法，其特征在于，步骤S5包括以下具体步骤：

S51：通过金属传送带（32）将合金排放至移动板（24）表面，并通过第三气缸（241）收缩其输出轴带动合金朝电加热圈（25）移动，在移动过程中通过引导件（27）对所有合金形成聚拢；

S52：当合金聚拢并移动至电加热圈（25）处时，减缓第三气缸（241）输出轴的伸缩速度，并将合金经过电加热圈（25）的速度控制在25s-40s，让附着在合金表面的液体渗碳介质充分的与合金产生反应，让合金表面出现渗碳层，提高金属表面的硬度。