一種可適應(yīng)常規(guī)機(jī)械加工的硬質(zhì)合金壓坯的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于硬質(zhì)合金制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種可適應(yīng)常規(guī)機(jī)械加工的硬質(zhì)合金壓坯的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]硬質(zhì)合金主要由金屬碳化物硬質(zhì)相粉末和金屬粘結(jié)相粉末組成，硬質(zhì)合金的制造工藝主要包括混合料制備、壓制成型和燒結(jié)三個(gè)部分。壓制成型方法主要有模壓成型、等靜壓成型、擠壓成型和注塑成型四種，模壓成型、等靜壓成型和擠壓成型一般只能加工形狀較為簡單的壓坯，注塑成型雖然能夠加工形狀較為復(fù)雜的壓坯，但是注塑模具成本高，技術(shù)不成熟，導(dǎo)致注塑成型也只能生產(chǎn)一些大批量的小產(chǎn)品。壓制成型的壓坯的孔隙率在40%?50%，硬質(zhì)合金的燒結(jié)溫度在1370?1470°C之間，燒結(jié)后的燒結(jié)制品將產(chǎn)生劇烈的非均勻致密化收縮，體積收縮系數(shù)在1.6到2.0之間，因此難以保證壓制成型壓坯的各部位能夠完全同比例的收縮成最終的燒結(jié)制品，所以形狀復(fù)雜硬質(zhì)合金產(chǎn)品的制通常只能通過對(duì)燒結(jié)制品進(jìn)彳丁后繼加工來完成。
[0003]硬質(zhì)合金有極高的硬度，只有通過磨加工、線切割或電火花的方式來進(jìn)行后繼加工，這些加工方法除存在加工成本高、加工效率低的問題外，還會(huì)讓產(chǎn)品產(chǎn)生較大的加工應(yīng)力和加工缺陷，影響和降低產(chǎn)品的材質(zhì)質(zhì)量，因此，能夠在燒結(jié)前采用常規(guī)機(jī)械加工的方法對(duì)壓坯進(jìn)行加工則是最優(yōu)的方式。
[0004]常規(guī)壓坯可以用連續(xù)切削的車加工來對(duì)進(jìn)行加工，但由于壓坯強(qiáng)度很低，難以實(shí)現(xiàn)正常的裝夾，并且容易產(chǎn)生掉邊、掉角和崩裂，加工范圍非常有限，間斷切削類的機(jī)加工更是不能使用。能夠讓壓制成型的壓坯具備常規(guī)機(jī)械加工的性能是目前業(yè)內(nèi)迫切希望解決的技術(shù)問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于:針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的硬質(zhì)合金成型壓坯無法進(jìn)行常規(guī)機(jī)械加工的問題，提供一種可適應(yīng)常規(guī)機(jī)械加工的硬質(zhì)合金壓坯的制造方法，對(duì)壓制成型后的壓坯進(jìn)行預(yù)燒結(jié)處理，預(yù)燒結(jié)后的壓坯可通過常規(guī)機(jī)械加工方法來加工成形為需要的形狀。
[0006]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為:
[0007]—種可機(jī)械加工的硬質(zhì)合金壓坯的制備方法，包括以下步驟:
[0008]a.將制備好的硬質(zhì)合金混合料通過模壓、等靜壓成型工藝壓制成壓坯；
[0009]b.將成型的壓坯放入真空燒結(jié)爐中進(jìn)行預(yù)燒結(jié)，燒結(jié)溫度為810_880°C，保溫時(shí)間為60-80分鐘，預(yù)燒結(jié)完成后冷卻至室溫。
[0010]優(yōu)選地，步驟b中，預(yù)燒結(jié)的燒結(jié)溫度和保溫時(shí)間根據(jù)制作硬質(zhì)合金的混合料粉末中粘結(jié)相金屬的體積含量來設(shè)定，粘結(jié)相金屬體積含量>0且< 15 %，燒結(jié)溫度為870-880°C，保溫時(shí)間為80分鐘。
[0011]優(yōu)選地，步驟b中，預(yù)燒結(jié)的燒結(jié)溫度和保溫時(shí)間根據(jù)制作硬質(zhì)合金的混合料粉末中粘結(jié)相金屬的體積含量來設(shè)定，粘結(jié)相金屬體積含量>15 %且< 20 % ,燒結(jié)溫度為855-865 °C，保溫時(shí)間為75分鐘。
[0012]優(yōu)選地，步驟b中，預(yù)燒結(jié)的燒結(jié)溫度和保溫時(shí)間根據(jù)制作硬質(zhì)合金的混合料粉末中粘結(jié)相金屬的體積含量來設(shè)定，粘結(jié)相金屬體積含量>20 %且< 25 % ,燒結(jié)溫度為840-850°C，保溫時(shí)間為70分鐘。
[0013]優(yōu)選地，步驟b中，預(yù)燒結(jié)的燒結(jié)溫度和保溫時(shí)間根據(jù)制作硬質(zhì)合金的混合料粉末中粘結(jié)相金屬的體積含量來設(shè)定，粘結(jié)相金屬體積含量>25 %且< 30 % ,燒結(jié)溫度為825-835 °C，保溫時(shí)間為65分鐘。
[0014]優(yōu)選地，步驟b中，預(yù)燒結(jié)的燒結(jié)溫度和保溫時(shí)間根據(jù)制作硬質(zhì)合金的混合料粉末中粘結(jié)相金屬的體積含量來設(shè)定，粘結(jié)相金屬體積含量>30 %且< 35 % ,燒結(jié)溫度為810-820°C，保溫時(shí)間為60分鐘。
[0015]由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明的有益效果是:
[0016]本發(fā)明的一種可適應(yīng)常規(guī)機(jī)械加工的硬質(zhì)合金壓坯的制備方法，將模壓或冷靜壓成型后的壓坯通過真空預(yù)燒結(jié)，使得壓坯具有一定的硬度和抗彎強(qiáng)度，因此壓坯能夠?qū)崿F(xiàn)沒有破損的正常裝夾和進(jìn)行正常的車、銑、鉆、鏜等各種類型的常規(guī)機(jī)加工，能夠?qū)崿F(xiàn)常規(guī)硬質(zhì)合金的壓坯難以或者無法進(jìn)行的壓坯切除成形，機(jī)械加工處理后再進(jìn)行最終的燒結(jié)，形成最后的產(chǎn)品，這樣有效降低了后序加工成本，提高了加工效率。
[0017]硬質(zhì)合金的原料主要采用碳化鎢，燒結(jié)后的硬質(zhì)合金加工去除料只能作廢棄回收處理，而本發(fā)明在燒結(jié)前即進(jìn)行大量的機(jī)械加工，切除的坯料則可以直接投入成型，進(jìn)行再生產(chǎn)，能夠有效提高鎢資源的利用率，同時(shí)能夠節(jié)能減排、保護(hù)環(huán)境。
【附圖說明】
[0018]圖1-1是本發(fā)明的實(shí)施例1的產(chǎn)品主視圖。
[0019]圖1-2是圖3-1的A-A剖視圖。
[0020]圖1-3是本發(fā)明的實(shí)施例1的產(chǎn)品俯視圖。
[0021]圖2是本發(fā)明的實(shí)施例2的產(chǎn)品的剖視圖。
[0022]圖3-1是本發(fā)明的實(shí)施例3的產(chǎn)品主視圖。
[0023]圖3-2是本發(fā)明的實(shí)施例3的產(chǎn)品俯視圖。
[0024]圖4-1是本發(fā)明的實(shí)施例4的產(chǎn)品主視圖。
[0025]圖4-2是本發(fā)明的實(shí)施例4的產(chǎn)品俯視圖。
[0026]圖5-1是本發(fā)明的實(shí)施例5的產(chǎn)品主視圖。
[0027]圖5-2是圖5-1的B-B剖視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0028]硬質(zhì)合金壓坯的孔隙率在40 %到50 %之間。壓坯是由混合料粉末壓制而成的，結(jié)成壓坯的結(jié)合力有兩種:一是粘結(jié)相金屬的嚙合，二是成型劑的粘合。壓制壓力很高的情況下，不需要成型劑，僅靠粘結(jié)相金屬的嚙合也能壓制成形，，增加成型劑含量可以提高一定的粘合力，但粘結(jié)相金屬嚙合和成型劑粘合的粘結(jié)結(jié)合力有限，壓制壓坯不具有硬度和抗彎強(qiáng)度的性能，難以實(shí)施正常切削用量的各種類型常規(guī)機(jī)加工。
[0029]硬質(zhì)合金預(yù)燒結(jié)壓坯并沒有發(fā)生因粘結(jié)相金屬全熔液化毛細(xì)管作用產(chǎn)生的致密化收縮，外觀尺寸保持不變。硬質(zhì)合金的紅硬性在700°C至800°C之間，紅硬性是指硬質(zhì)合金高溫下抵抗塑性變形、保持相應(yīng)硬度的能力。超過紅硬性溫度后會(huì)加快粘結(jié)相金屬的軟化塑變。在800°C至900°C之間對(duì)壓坯進(jìn)行預(yù)燒結(jié)，壓坯中粘結(jié)相金屬將發(fā)生軟化塑變，這種軟化塑變會(huì)促使粘結(jié)相金屬的嚙合更加緊密，并在粘結(jié)相金屬嚙合點(diǎn)實(shí)現(xiàn)了點(diǎn)焊連結(jié)，隨著溫度的降低最終形成了粘結(jié)相金屬形成的網(wǎng)絡(luò)骨架把松散粉末的壓坯結(jié)成了具有一定硬度和抗彎強(qiáng)度的可適應(yīng)各種類型正常機(jī)加工、完成壓坯切削成需要的尺寸和形狀的準(zhǔn)多孔實(shí)材體。
[0030]本發(fā)明的硬質(zhì)合金壓坯的制備方法，通過以下具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0031]實(shí)施例1:
[0032]硬質(zhì)合金牌號(hào):YG6。
[0033]YG6是由質(zhì)量比為94 %金屬碳化物碳化鎢和6 %金屬粘結(jié)相鈷結(jié)合成的硬質(zhì)合金，碳化鎢的密度為15.6克/立方厘米，鈷的密度為8.9克/立方厘米，粘結(jié)相金屬鈷體積含量為:6 + 8.9/ ( 94+15.6+6 + 8.9 )= 10.06 %。
[0034]壓坯的制備方法包括以下步驟:
[0035]a.按照94 %的碳化鎢和6 %的鈷的質(zhì)量百分比含量制備YG6硬質(zhì)合金混合料，通過等靜壓壓制成型制成壓坯。
[0036]b.將成型的壓坯放入真空燒結(jié)爐中進(jìn)行預(yù)燒結(jié)，由于粘結(jié)相金屬鈷的體積含量為10.06 %，因此燒結(jié)溫度設(shè)定為875°C，保溫時(shí)間為80分鐘，預(yù)燒結(jié)完成后冷卻至室溫，即得到本發(fā)明的硬質(zhì)合金壓坯。
[0037]參照?qǐng)D1-1，1-2，1-3，選用人造金剛石刀具，按產(chǎn)品圖對(duì)預(yù)燒結(jié)后的硬質(zhì)合金壓坯進(jìn)行機(jī)械加工。機(jī)械加工工藝如下:
[0038]①打中心孔；
[0039]②車外圓；
[0040]③平兩端頭；
[0041]④臥銑對(duì)稱缺；
[0042]機(jī)械加工后硬質(zhì)合金壓坯外觀尺寸保持不變，且無掉邊、掉角和崩裂，產(chǎn)品表面粗造度為Ral.6。
[0043]硬質(zhì)合金壓坯性能測(cè)試，樣塊硬度檢測(cè)值為HRC68.5，抗彎強(qiáng)度檢測(cè)值為80N/ mm
2
O
[0044]機(jī)械加工完成后，再通過真空燒結(jié)，即可得到最終產(chǎn)品。
[0045]實(shí)施例2:
[0046]硬質(zhì)合金牌號(hào):YN10。
[0047]YNlO是由質(zhì)量比為90 %金屬碳化物碳化鎢和10 %金屬粘結(jié)相鎳結(jié)合成的硬質(zhì)合金，碳化鎢的密度為15.6克/立方厘米，鎳的密度為8.9克/立方厘米，粘結(jié)相金屬鎳體積含量為:10 + 8.9/ ( 90 + 15.6