 |
Технология производства безвольфрамовых твердых сплавов и её технологическая оценка
|
|
|
|
Безвольфрамовые твердые сплавы получают методом порошковой металлургии.
Технологический процесс состоит из следующих операций:
ü взвешивание компонентов;
ü мокрый размол и перемешивание порошков в шаровых мельницах;
ü выпаривание ацетона;
ü первое просеивание;
ü приготовление пластификатора;
ü замешивание смеси с пластификатором;
ü выпаривание бензина;
ü второе просеивание;
ü контроль твердосплавной смеси;
ü прессование;
ü сушка изделий;
ü спекание изделий;
ü контроль качества изделий;
ü механическая обработка пластин - шлифование и доводка, маркировка изделий.
Получение чистых металлов (см. блок-схему 4.1;4.2)
Для того чтобы получить карбид высокого качества, сначала восстанавливают металлы из их соединений.
Существует довольно много способов получения чистых порошкообразных металлов, однако промышленное значение получили лишь следующее:
o восстановление Н2 из окисей;
o восстановление С из окисей;
o восстановление Na из окисей;
Первым способом восстанавливают W, Co, Ni, Fe.
Вторым – только W, так как Co, Ni, Fe получаются грубозернистыми и загрязняются карбидами, что недопустимо.
Третьим способом получают Ta и Nb.
В нашем случае металлы восстанавливают при помощи водорода. Оксид металла подвергается воздействию Н2 по общей схеме:
МехОу + Н2 → Ме + Н2О
Карбонизация металлов
Следующей стадией является карбонизация металлов. Для этого восстановленные металлы смешивают с сажей. Реакция идет по схеме:
Ме + С → МехСу + Q
Просеивание
Порошки разделяют на фракции по величине частиц с использованием вибросит. Разделение происходит также с помощью воздушных сепараторов и седиментации (разделение жидких смесей).
|
|
|
Смешивание карбидов (см. блок-схему 4.3)
Приготовление однородной по объему механической смеси осуществляют путем смешивания порошков в специальных смесителях. Это является одной из основных операций в производстве спеченных твердых сплавов. От условий выполнения этой операции в значительной степени зависят свойства продукта-изделия.
Мокрый размол
В условиях мокрого размола происходит не только разрушение конгломератов, но и измельчение зерен карбида и их смешивание со связующими металлами. Это достигается не столько ударным, сколько истирающим действием шаров при их движении внутри вращающегося барабана-мельницы.
Большое значение в процессе размола имеют также интенсивность и продолжительность размола смеси, ее соотношение с жидкостью и шарами, размер шаров.
Выпаривание ацетона
Для удаления ацетона из смеси используется вакуумный выпариватель. Вакуумное выпаривание необходимо для предотвращения окисления смеси.
Температура нагрева 70-800С, продолжительность процесса 8-16 ч при объеме выпаривателя 10 л.
Первое просеивание
Для улучшения процесса перемешивания порошка и пластификатора и удаления посторонних примесей высушенная и охлажденная смесь просеивается на виброситах.
Приготовление пластификатора
Процесс заключается в получении однородного раствора пластификатора, применяемого для приготовления твердосплавных смесей перед прессованием. Пластификатор применяется в целях повышения пластичности спрессованных изделий и улучшения прессуемости смесей.
Каучук синтетический в необходимом количестве промывается от талька, размягчается в горячей воде в течение суток, измельчается и затем засыпается в реактор якорной мешалки, туда же заливается авиационный бензин типа Б-70 по ГОСТ 1012-72. В реакторе ведется непрерывное перемешивание до полного растворения каучука (8-10 ч). Затем раствор фильтруется через тампон из двух слоев марли и ваты. Раствор синтетического каучука должен быть 7,5-8,5%. Зольность раствора не должна превышать 0,04%.
|
|
|
Замешивание с пластификатором
Порция смеси взвешивается на весах и засыпается в смеситель. Раствор СК в бензине нужной концентрации подается в смеситель тонкой струйкой (из расчета 3,5-4 л раствора на 100 нл смеси).
Выпаривание бензина
Приготовленная смесь выгружается на противень из нержавеющей стали и помещается в сушильный шкаф.
Выпаривание бензина производится в сушильных шкафах СНВС-4, 5, 3, 4/ЗИ при температуре 120°С в течение 3-4 ч при периодическом перемешивании смесей (каждые 20-30 мин).
Второе просеивание
Для улучшения процесса прессования и удаления посторонних примесей высушенная и охлажденная смесь просеивается на виброситах с применением сетки № 035-045.
Контроль твердосплавной смеси
После размола и перемешивания контроль твердосплавного порошка осуществляется с помощью химического анализа, а до операции просеивания - методом контрольных образцов. Из каждой партии порошка прессуется по 5-10 штук контрольных образцов размерами 5x5x35 мм, спекаются и проверяют их физико-механические свойства.
Прессование изделий из твердосплавного порошка
Прессование изделий из твердосплавного порошка производится в разъемных пресс-формах на пресс-автоматах. Для достижения равномерной плотности заготовки по объему применяется метод двухстороннего прессования. Давление, при котором прессованием получают заготовки из смесей дгя производства твердых сплавов, обычно 5000-15000 МПа и зависит от количества и качества введенного в смесь пластификатора.
Расчет навески при прессовании изделий из твердосплавного порошка производится по формуле:
Р = 1,02Vd, где Р – масса навески, кг; V – объем изделия в спеченном виде, м3; d – плотность
Коэффициент 1,02 компенсирует потери массы при спекании (за счет выгорания каучука).
Сушка изделий
Сушка изделий производится в сушильном шкафу при температуре 120-140°С. Время сушки от 2-10 ч в зависимости от размеров и массы изделия.
|
|
|
