硬質(zhì)合金球的生產(chǎn)技術(shù)主要涉及粉末冶金工藝,結(jié)合高精度加工和熱處理技術(shù),以下是主要的生產(chǎn)技術(shù)步驟和方法:
1. 原料準(zhǔn)備與粉末製備:
原料選擇:硬質(zhì)合金球主要由碳化鎢(WC)與鈷(Co)等粘結(jié)劑組成,有時(shí)加入碳化鈦(TiC)、碳化鉭(TaC)等以提高性能。
粉末混合:採用高能球磨機(jī)將碳化物粉末與粘結(jié)劑粉末混合,確保均勻性?;旌线^程中需控制細(xì)微性分佈,通常在納米或亞微米級。
造粒:通過噴霧乾燥等技術(shù)將混合粉末製成顆粒,便於後續(xù)成型。
2. 成型技術(shù):
壓制成型:採用冷等靜壓(CIP)或模壓技術(shù),將粉末壓制成球形坯料。冷等靜壓可確保坯料密度均勻,減少內(nèi)部缺陷。
注射成型:對於複雜形狀或小尺寸球,可使用金屬注射成型(MIM)技術(shù),將粉末與粘結(jié)劑混合後注射成型。
3. 燒結(jié)工藝:
真空燒結(jié):在真空或低壓環(huán)境下進(jìn)行高溫?zé)Y(jié)(通常在1300-1500°C),使粉末顆粒結(jié)合並形成緻密的硬質(zhì)合金結(jié)構(gòu)。
熱等靜壓(HIP):燒結(jié)後通過熱等靜壓進(jìn)一步消除內(nèi)部孔隙,提高材料密度和強(qiáng)度。
氣氛控制:燒結(jié)過程中需嚴(yán)格控制氣氛(如氫氣或惰性氣體),以防止氧化和保證材料性能。
4. 精密加工:
磨削與拋光:燒結(jié)後的硬質(zhì)合金球坯料需通過精密磨削和拋光,達(dá)到高圓度和表面光潔度要求。通常使用金剛石砂輪進(jìn)行加工。
尺寸控制:採用高精度數(shù)控設(shè)備,確保球的直徑公差達(dá)到微米級。
5. 表面處理:
塗層技術(shù):部分硬質(zhì)合金球會(huì)施加PVD(物理氣相沉積)或CVD(化學(xué)氣相沉積)塗層,如TiN、TiAlN,以增強(qiáng)耐磨性和耐腐蝕性。
超精密拋光:通過化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)進(jìn)一步提高表面品質(zhì),降低摩擦係數(shù)。
6. 品質(zhì)檢測:
尺寸與圓度檢測:使用高精度測量儀器(如鐳射測微儀、圓度儀)檢測球的尺寸精度和幾何形狀。
性能測試:包括硬度(HRA或HV)、密度、抗壓強(qiáng)度和顯微結(jié)構(gòu)分析,確保產(chǎn)品符合標(biāo)準(zhǔn)。
無損檢測:通過超聲波或X射線檢測內(nèi)部缺陷。
7. 工藝優(yōu)化與創(chuàng)新:
納米技術(shù):採用納米級粉末和先進(jìn)的燒結(jié)技術(shù)(如SPS火花等離子燒結(jié)),提高材料的韌性和強(qiáng)度。
自動(dòng)化生產(chǎn):引入自動(dòng)化生產(chǎn)線和機(jī)器人技術(shù),提升生產(chǎn)效率和一致性。
綠色製造:優(yōu)化工藝流程,減少能耗和廢棄物排放,如回收鈷和碳化鎢粉末。