硬质合金棒材的生产及使用

毕业论文

课题：硬质合金棒材的生产及使用

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一、前言 (1)

二、棒材的生产概述 (2)

1、定义及特点 (2)

2、分类及主要用途 (2)

3、型材厂棒材的主要牌号及性能要求 (5)

4、棒材的生产工艺流程 (7)

三、棒材的生产过程及质量控制 (8)

1、混合料制备 (8)

2、成型 (9)

3、烧结 (10)

4、深加工 (10)

四、棒材的质量检查、控制及管理 (14)

1、物理性能及组织结构 (14)

2、外观、尺寸 (15)

五、棒材的使用知识 (17)

六、实习总结 (18)

一、刖言

粉末冶金是制取金属或用金属粉末（或金属粉末与非金属粉末的混合物）作为原料，经过成形和烧结，制造金属材料、复合以及各种类型制品的工艺技术。在国民经济和材料科学中有着重要的作用。

二、棒材生产的概述

1、定义及特点

硬质合金用粉末冶金方法生产由难容金属化合物和粘结金属所构成的组合材料。

粉末冶金是一种制取材料和制品的特殊冶金方法，它的基本过程是制备粉末，经过压制成型为一定尺寸的压坯，然后在低于物料基本组元的温度下烧结成所需的成品。

1）硬质合金原料

原料是指其只要组成元素构成制品化学组分的物质，原料绝大多数为固态。根据其在硬质合金中的作用或存在的形式，一般又可分为硬质化合物，粘结金属、改性组元和涂层材料等四大类。

硬质化合物：WC、TiC、TaC、TIiN、HfC、（TiW）C、TiCN、（WTiTa）C、（WTiTa）（CN）等。WC是用得最多的碳化物，其晶粒尺寸通常在0.2 10微米之间，一般根据粒度大小分为很多型号，型材厂的棒材主要为04、06、08型，属于超细颗粒。

粘结金属：Co、Ni、Fe。钻是应用最广泛的粘结金属。

改性组元：VC、Cr3c2,硬质合金制造过程中抑制晶粒长大的添加剂，也是我厂生产超细粒棒材生产过程中抑制晶粒长大效果最明显的。

2）工艺材料

工艺材料指参与制造过程反应或存在于中间产品中但不构成产品成份的物质和虽不直接参加反应但与制品直接接触且对产品质量产生重要影响的物质。工艺材料主要有研磨介质、成型剂、接触材料、保护气体和催化剂等。

3）消耗材料

消耗材料是指与生产设备、工艺过程发生直接关系，但与产品接触不发生明显化学反应的材料，包括环境清洁和劳动保护材料。如：摸学液、切削液、砂轮、碳化硅磨轮、各种润滑油、酒石酸等无心磨深加工常用材料。

2、分类及主要用途

我厂硬质合金棒材作为一种切削工具广泛应用于电子工业、机械加工工业。根据加工行业的不同分为：PCB棒、整体实心工具棒、孔棒。

1） PCB棒按使用条件和材质的不同分为：PCB微钻棒、PCB微铳刀、大头钻

等，主要用来制作微钻和微铳，加工集成电路板。

2）整体实心工具棒分为标准和非标准两类，主要用来制作各种类型的铳刀的铳刀使用于汽车等机械加工和制造业。

3）孔棒分为单双直孔棒和单双螺旋孔棒，主要用来制作高附加值的非标刀具。

我厂根据棒料用途及外观尺寸采用了不同的成型方式，以满足于不同产品的规格和性能的需求，按成型方式棒材分为了：模压棒、挤压棒、等静压棒。

模压棒：采用模压成型方式生产2mm W直径W 16mm,长度W120mm的材料，其毛坯一般带筋，须进行无心磨加工。主要产品为PCB棒、标准定长工具棒。

挤压棒：采用模压成型方式生产直径W 16mm,长度不受限制。

等静压棒：实心工具棒

不同的WC晶粒决定了棒材不同的物理性能，以满足于不同材料的加工，按WC 粒度棒材分为：YU系列、YF系列、YL系列。

3、型材厂棒材的主要牌号及性能要求

牌号：对于一个特定的碳化物和粘结相的成份称为牌号，每个牌号由于其成份或碳化物的粒度不同，其物理性能有较大的区别。

目前型材厂以生产微钻用棒及整体工具棒为主，该两类产品均属于超细晶粒合金。微钻主材的加工。

其中YU06A、YU06、YU08E主要用于生产规格为B83.25*38.7的PCB整体微铳或小部分微钻；YF06主要用于生产B83.25*38.7的PCB整体或焊接式微钻、中钻、大头钻；YH6F属于这两年来采用新工艺研制出的一种全新牌号，其组织结构均匀紧密，晶粒大小均匀，主要用钻径0.3-0.4之间的高端微钻市场;YL10.2 作为80年代中期从山特维克引进的一个牌号，现在在市场上运用了20多年，其品质稳定广泛应用于机械加工行业。

表1 型材厂主要牌号及性能要求

表2 型材厂目前棒材的主要牌号及用途

4、棒材的生产工艺流程

三、棒材的生产过程及质量控制

1、混合料制备

混合料制备是将各种难熔金属的碳化物和粘结金属及少量的抑制剂等粉末通过配料计算、球磨、干燥等工序过程制备成有准确成份、配料组分均匀分布、粒度一定的粒状混合物的生产工艺过程。是硬质合金生产的第一道工序；混合料是生产硬质合金压坯的原料，质量的好坏直接关系到硬质合金产品的内部及外观质量。

现代混合料生产工艺流程：

配料计算f配料f湿磨f喷雾干燥f混合料鉴定

1）配料计算

硬质合金生产中不同的牌号有其不同的成分，也就是说有一个标准组成。配料计算的核心内容就是根据指令如何计算牌号的总总碳及各种原料的配比重量；并采用补C/W的手段对碳量进行调控。以达到质量要求为止。

2）配料与湿磨

配料就是按照配料指令中所要求的各种粉末原料及辅助材料的添加按一定顺序将其投入球磨机中，然后加入研磨酒精和成型剂一起球磨。

湿磨的主要作用是将配制成固定成分的粉末原料通过该工艺过程使其具备有一定颗粒度，各组元均匀分布的混合料浆。

3）喷雾干燥

混合料料浆干燥的目的是将湿磨料浆中的液体介质与混合料分离并回收其介质，使干燥后的混合料达到一定的物理一一力学性能标准，符合后续工序一一压制成型对混合料的性能要求。混合料的干燥方式很多，一般根据生产工艺需要，生产规模与设备投资情况来定。我厂目前采用是规模较大、生产高精产品的现代化喷雾干燥生产工艺。

喷雾干燥最大的特点是在封闭的循环系统中用氮气进行保护下的干燥。喷雾干燥制得的粒状混合料性能稳定、流动性极好，特别适宜于高精度模压棒坯的生产。

4）混合料鉴定

混合料鉴定数据是混合料质量评定的原始数据及合金生产是原始依据。

混合料物理——力学性能检查：检查项目包括流动性、松装密度、粒度分布

以及物料外观形貌检查。

混合料PS21检查：检查项目包括C1、C2值测量，抗弯强度、硬度、密度、钻磁与矫顽磁力等；金相组织结构包括孔隙度、宏观孔隙等项目。