硬質(zhì)合金超薄圓刀片生產(chǎn)系統(tǒng)的研發(fā)

陳愛華

（技鋒精密刀具（馬鞍山）有限公司，安徽 馬鞍山 243131）

硬質(zhì)合金超薄圓刀片生產(chǎn)系統(tǒng)的研發(fā)

陳愛華

（技鋒精密刀具（馬鞍山）有限公司，安徽 馬鞍山 243131）

石墨舟皿的材質(zhì)和形狀對硬質(zhì)合金質(zhì)量有很大的影響，更重要的硬質(zhì)合金需求量增大，現(xiàn)有技術(shù)增加產(chǎn)量必須要增加燒結(jié)爐，而燒結(jié)爐最低端的也要幾十萬，高端的上千萬，生產(chǎn)投資大。其實也可以從舟皿形狀上想辦法，增加利用空間，同樣的設備可以有效增加產(chǎn)量，減少設備投資，降低成本。

硬質(zhì)合金；超薄圓刀片；燒結(jié)裝置

1 技術(shù)現(xiàn)狀

硬質(zhì)合金超薄圓刀片生產(chǎn)傳統(tǒng)的工藝步驟如下：①混合料制備：配料→球磨→干燥→均勻化破碎，得粉料；②擠壓混合料：混合制粒→擠壓→自然風干→加熱干燥→加工切割，得半成品；③燒結(jié)；④成品檢查包裝入庫。主要是步驟②中產(chǎn)生斷頭料，將其經(jīng)過均勻化破碎處理，再加入耐磨混合制粒，再經(jīng)擠壓等后續(xù)步驟，該發(fā)明在確保產(chǎn)品性能的同時優(yōu)化斷頭料處理的工藝流程，大幅度降低成本。該發(fā)明沒有對載體石墨平板舟皿進行處理的步驟，由于高溫燒結(jié)會將石墨平板舟皿內(nèi)會影響硬質(zhì)合金質(zhì)量的成分揮發(fā)，而且沒經(jīng)過專用涂料刷涂的石墨平板舟皿會將燒結(jié)后的硬質(zhì)合金粘連，不容易卸料，強制卸料會造成損壞石墨平板舟皿和成品硬質(zhì)合金，該工藝存在一定的技術(shù)缺陷。

2 技術(shù)方案設計

硬質(zhì)合金超薄圓刀片生產(chǎn)系統(tǒng)包含球磨機混合裝置、干燥裝置、沖壓裝置、石墨平板舟皿裝置、燒結(jié)裝置和研磨裝置，干燥裝置連接有酒精回收裝置；石墨平板舟皿裝置包括石墨平板舟皿處理機構(gòu)和石墨平板舟皿架；燒結(jié)裝置包括真空——溫度曲線控制機構(gòu)；研磨裝置包括超薄刀片吸附機構(gòu)，酒精回收裝置包括氣固分離器、冷凝器、暫存罐、真空泵和冷凍水機構(gòu)，氣固分離器底部設置有固體收集罐，并在其項部與真空干燥爐通過管道連接；冷凝器為夾層罐體結(jié)構(gòu)，其內(nèi)部的頂部通過管道與氣固分離器連接，其內(nèi)部的底部與暫存罐通過管道連接；冷凝器的夾層頂部和底部分別通過管道與冷凍水機構(gòu)出水口和進水口連接并形成循環(huán)的水路；石墨平板舟皿處理機構(gòu)包括水淋式石墨回收裝置，水淋式石墨回收裝置包括本體，本體呈L形箱式結(jié)構(gòu)，包括相連通的側(cè)箱體和底箱體，側(cè)箱體設置有吸氣口、噴霧嘴、分層板；底箱體設置有過濾機構(gòu)、石墨收集機構(gòu)和篩網(wǎng)，側(cè)箱體頂部通過吸氣口與吸塵器連接，分層板有4塊且呈倒M形固定在側(cè)箱體左右兩側(cè)板的內(nèi)側(cè)；噴霧嘴分為上、中、下三組，上下兩組固定在側(cè)箱體左側(cè)板的內(nèi)側(cè)、中間一組固定在側(cè)箱體右側(cè)板的內(nèi)側(cè)；水泵一端通過管道與底箱體底部左側(cè)設置的過濾機構(gòu)連接，另一端與三組噴霧嘴通過管道連通；石墨平板舟皿架包括8個石墨平板舟皿和墊塊，石墨平板舟皿為方形板狀結(jié)構(gòu)，8個石墨平板舟皿分層疊加成石墨平板舟皿架，每2個石墨平板舟皿之間用4個相同厚度的墊塊支撐；超薄圓刀片吸附機構(gòu)由圓板狀連接套、錐套、錐柄、連接管、軸承座、軸承、固氣分離器和第二真空泵組成，圓板狀連接套右側(cè)為階梯孔的形狀，錐柄為厚壁管的形狀；錐柄左端與圓板狀連接套右側(cè)階梯孔焊接；錐柄右端與錐套的左端為軸孔連接；連接管安裝在軸承上，連接管的另一端與第二真空泵相連；圓形吸附靠模表面均勻地布置有數(shù)量為12個的與圓形間隙相通的圓形吸附孔；同心的圓形吸附孔之間設置有弧形凹槽，連接一起形成兩個與圓

形吸附靠模同心的圓形凹槽；連接管和第二真空泵從左向右還依次設置有三通開關(guān)和固氣分離器，并用管道依次連接，該超薄刀片吸附機構(gòu)尤其適用于無磁硬質(zhì)合金超薄圓刀片的吸附；石墨平板舟皿和墊塊由二浸三焙的高純石墨制作而成。

3 生產(chǎn)系統(tǒng)工藝步驟

（1）配料：將碳化鎢、球形鈷粉和碳化鉻按配方的比例進行配制。

（2）球磨機混合裝置：①在球磨機混合裝置中按重量配比加入99%純度的酒精、58號石蠟成型劑和步驟一配制好的粉料。②啟動球磨機，在球磨機內(nèi)球棒的作用下，打磨并混合均勻成料漿。

（3）干燥：將料漿轉(zhuǎn)入干燥裝置中進行干燥，干燥后呈不規(guī)則顆粒狀，干燥裝置外接酒精回收裝置將酒精進行回收，重復利用。

（4）擦篩：將干燥后的顆粒狀物料進行擦篩后呈60目粉末狀。

（5）沖壓：將粉末狀物料按產(chǎn)品重量及規(guī)格要求用沖壓裝置沖壓成型呈片狀。

（6）石墨平板舟皿裝置的前處理：石墨平板舟皿選用二浸三焙的高純石墨做成無邊的平板舟皿，規(guī)格是400mm×400mm×6mm，平整度0.08mm、形狀為方形、密度為1.9t/m3。①將石墨平板舟皿表面石墨粉在水淋式石墨回收裝置中鏟除。②在真空爐內(nèi)升溫到1500℃煅燒，保溫3個小時。③冷卻：將煅燒保溫后的石墨平板舟皿冷卻至室溫。④涂料制作：選取1kg的PEG4000，2kg的石墨乳，2kg的高耐磨碳黑，1kg的超細氧化鋁，0.5kg的吐溫80和3kg的純凈水；先將PEG4000溶解于純凈水中，再將其它組分依次加到PEG4000溶解液中攪拌混合均勻即可。⑤刷涂料：在石墨平板舟皿的表面刷一層D步驟的專用涂料。

（7）層疊：將步驟五沖壓后的片狀物料的產(chǎn)品規(guī)格是φ380mm×φ200×6mm的20件、320mm×320mm×5.0mm的30件、180mm×180mm×3.0mm的200件、150mm×150 mm×2.0mm的100件、70mm×70mm×2.0mm的200件，放入步驟六處理好的石墨平板舟皿的上表面，然后分層疊加成石墨平板舟皿架，每層之間用墊塊隔層，分別用規(guī)格為φ6mm×6mm、8mm×8mm×5mm、6mm×4mm×3mm、φ6mm×2mm、φ8mm×2mm的墊塊49，墊塊上下保持在一條直線上。

（8）燒結(jié)：將層疊好的物料轉(zhuǎn)入燒結(jié)裝置的真空燒結(jié)一體爐中進行燒結(jié)，燒結(jié)爐的工作箱規(guī)格是1200mm× 400mm×400mm；設置有石蠟回收裝置，石蠟回收系統(tǒng)包括冷凝機構(gòu)和在爐體外部的兩級收蠟裝置，其中：冷凝機構(gòu)與兩級收蠟裝置通過管道連通，燒結(jié)裝置的真空——溫度曲線控制機構(gòu)執(zhí)行以下真空——溫度曲線。①0～150℃的升溫斜率10℃/min，時長15min，真空度在50Pa以內(nèi)，流量為1.2L/min的氬氣為載氣體。②150～200℃的升溫斜率5℃/min，時長10min，真空度在200Pa以內(nèi)，流量為1.2L/min的氬氣為載氣體。③200～260℃的升溫斜率3℃/min，時長20min，真空度在500～800Pa，流量為1.2L/min的氬氣為載氣體。④260～320℃的升溫斜率0.6℃/min，時長100min，真空度在500～800Pa，流量為1.2L/min的氬氣為載氣體。⑤320～360℃的升溫斜率0.4℃/min，時長100 min，真空度在500～800Pa，流量為1.2L/min的氬氣為載氣體。⑥360～450℃的升溫斜率1℃/min，時長90min，真空度在300～500Pa，流量為1.2L/min的氬氣為載氣體。⑦450～600℃的升溫斜率3℃/min，時長50min，真空度在100～300Pa，流量為 1.2L/min的氬氣為載氣體。⑧600～1150℃的升溫斜率6.875℃/min，時長80min，真空度在200Pa以內(nèi)，流量為1.2L/min的氬氣為載氣體。⑨1150～1280℃的升溫斜率1.625℃/min，時長80min，真空度在50Pa以內(nèi)。⑩1280～1350℃的升溫斜率3.5℃/min，時長20min，真空度在50Pa以內(nèi)。1350～1440℃的升溫斜率3℃/min，時長30min，真空度在500Pa以內(nèi)。1440℃保溫50min，真空度在500Pa以內(nèi)。自然冷卻至1000℃時充氬氣快速冷卻出爐，冷卻到80℃以下開爐門出爐，得到本實施例的硬質(zhì)合金超薄圓刀片50的半成品。

（9）研磨：將硬質(zhì)合金超薄圓刀片半產(chǎn)品轉(zhuǎn)入研磨裝置中進行研磨，研磨過程中使用超薄刀片吸附機構(gòu)中的吸附板將硬質(zhì)合金超薄圓刀片半產(chǎn)品吸附后轉(zhuǎn)入研磨裝置中的多用磨床進行加工。

4 制備效果

整個生產(chǎn)過程歷時14h左右，出爐產(chǎn)品僅有1片70mm×70mm×2.0mm的有裂紋，從裂紋的狀態(tài)判斷是壓制時的機械裂紋，其它全部合格。整個系統(tǒng)石蠟回收率是97.39%，爐膛內(nèi)沒有石蠟凝結(jié)現(xiàn)象；酒精回收率94.6%；回收石墨590g，避免了石墨粉塵對人體的危害和環(huán)境的污染。生產(chǎn)的硬質(zhì)合金超薄圓刀片表面粗糙度＜0.025μm、光潔度＜0.02μm；刀刃的刀口角度15°、鋒口刀口寬度2.83mm，經(jīng)檢驗，縱切三瓦棱紙箱140t沒有崩口，刀口角度保持在15°、鋒口刀口寬度2.79mm，稍有變化，說明本實施例的一種硬質(zhì)合金超薄圓刀片生產(chǎn)系統(tǒng)生產(chǎn)的硬質(zhì)合金超薄圓刀片在較惡劣環(huán)境下刀具也有優(yōu)良切削效果和超強的使用壽命。

5 結(jié)語

硬質(zhì)合金超薄圓刀片生產(chǎn)系統(tǒng)的研發(fā)可以減少設備投資；各裝置的回收綜合利用裝置可以節(jié)省能源、減低生產(chǎn)成本、增強市場競爭力，值得進行市場推廣。

Research and Development of Production System of Hard Alloy Thin Circular Blade

CHEN Ai-hua
（Jifeng Orecision Tooling（Ma'an Shan）Co.，LTD.，Ma'an Shan，Anhui 243131，China）

The material and shape of the graphite boat has great effect on the quality of hard alloy.More importantly，the demand for hard alloy is increasing，so it is necessary to add sintering furnace，while the cheapest furnace needs an investment of hundreds of thousands Yuan.In fact，it can be solved through the shape of boats to increase benefits.The production can be increased with the same equipment with less investment equipment.

hard alloy；thin circular blade；sintering plant

TG714

A

2095-980X（2016）10-0031-02

2016-10-08

陳愛華（1980-），男，安徽馬鞍山人。