硬质合金工件如何加工

2021-01-14

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硬质合金常常也被称作为钨钢,是用粉末冶金法生产的由难熔金属化合物和粘结金属所构成的复合材料。具有高硬度、高耐磨性、高弹性模量、高抗压强度、化学稳定性好、冲击韧性较低、膨胀系数低、导热、导电等相关优越性能。因此在众多领域中被广泛应用,但硬质合金工件的加工却是一件难度非常大的工作,西迪小编今天就给大家分享下关于硬质合金工件加工的相关工艺。

硬质合金工件可采用多种工艺方法成型。根据工件的尺寸、形状复杂水平和生产批量,大部分硬质合金工件都是采用顶压和底压式刚性模具模压成型。在每一次压制时,为了保持工件重量和尺寸的一致性,必须保证流入模腔的粉料量都完全相同。粉料的流动性主要通过团块的尺寸分布和有机结合剂的特性来控制。

即便在极高的成型压力下,坚硬的碳化钨颗粒也不会变形或破碎,而有机结合剂却被压入碳化钨颗粒之间的缝隙之中,从而起到固定颗粒位置的作用。压力越高,碳化钨颗粒的结合就越紧密,工件的压制密度就越大。不同牌号硬质合金粉料的模压特性可能各不相同,取决于金属结合剂的含量、碳化钨颗粒的尺寸和形状、形成团块的程度,以及有机结合剂的成分和添加量。

大尺寸硬质合金工件或具有高长宽比的硬质合金工件通常采用在一个柔性料袋中均衡压制牌号硬质合金粉料来制造。这种工艺方法是将粉料装入料袋中,并将袋口密封,然后将装满粉料的料袋置于一个腔室中,通过液压装置施加3060ksi的压力进行压制。压制成的工件通常要在烧结之前加工成特定的几何形状。

硬质合金工件还可以利用挤出模或注射模进行成型加工。挤出成型工艺更适合轴对称形状工件的大批量生产,而注射成型工艺通常用于复杂形状工件的大批量生产。在这两种成型工艺中,不同牌号硬质合金粉末悬浮在有机结合剂中,结合剂赋予硬质合金混合料像牙膏那样的均匀一致性。然后,混合料或者通过一个孔被挤出成型,或者被注入一个模腔中成型。不同牌号硬质合金粉料的特性决定了混合料中粉末与结合剂的最佳比例,并对混合料通过挤出孔或注入模腔的流动性具有重要影响。

当工件通过模压法、均衡压制法、挤出模或注射模成型法成型后,在最终烧结阶段之前,需要从工件中去除有机结合剂。烧结可以去除工件中的孔隙,使其变得完全密实。在烧结时,压制成型的工件中的金属结合剂变成液体,但在毛细作用力和颗粒联系的共同作用下,工件仍然能够保持其形状。

在烧结后,工件的几何形状保持不变,但尺寸会缩小。为了在烧结后得到所要求的工件尺寸,在设计时就需要考虑其收缩率。在设计用于制造每种工件的牌号硬质合金粉料时,都必须保证其在适当压力下压紧时具有正确的收缩率。几乎在所有情况下,都需要对烧结后的工件进行烧结后处理。

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