Реферат: Участок по изготовлению изделий из безвольфрамовых твердых сплавов на основе карбида титана
Горячее прессование осуществляется в пресс-формах, изготовленных из прочного и плотного графита. Нагревают пресс-формы прямым пропусканием тока через пуансоны, матрицу, индукционным способом или применяют косвенный нагрев с одно- или двухсторонним приложением давления на пуансоны. С целью предотвращения прилипания спекаемых изделий к рабочим частям графитовой пресс-формы, что влечет за собой необходимость разрушения пресс-формы после каждого спекания, внутренние стенки матрицы и поверхность пуансонов, прилегающих к прессуемому материалу, перед горячим прессованием покрывают специальными смазками, например суспензией жирного чешуйчатого графита в глицерине.
При горячем прессовании значительно сокращается длительность нагрева, выдержки и охлаждения.
Процессы спекания при обычном методе раздельного прессования и спекания длятся 1 – 2ч, в то время как при горячем прессовании длятся всего 3 – 10 мин.
Горячее прессование применяется для изготовления крупногабаритных твердосплавных изделий высокой плотности (крупных матриц для волочения, матриц пресс-форм для прессования твердых сплавов, матриц вырубных, вытяжных штампов, опорных плит и т.д.).
Для изготовления же мелких деталей сложной формы следует выбрать другую технологическую схему.
Метод изостатического горячего прессования для изготовления изделий из твердых сплавов на основе карбида титана применяется для улучшения эксплуатационных характеристик сплавов за счет уменьшения остаточной пористости.
Для обеспечения эффекта всестороннего сжатия при прессовании предварительно спрессованных заготовок с открытой пористостью или порошковой шихты применяют оболочки из стали, тугоплавких металлов или кварцевого стекла. Заполняют оболочки порошком, применяют виброуплотнение, после чего оболочки вакуумируют и герметизируют. Подготовленные таким образом оболочки с прессуемым твердым сплавом загружают в камеру газостата. Затем в камеру под давлением 30 Мпа закачивают инертный газ (Ar, Нe), нагревают оболочку до температуры 1320 – 1350 0 С. Вследствие расширения сжатого газа при нагревании его давление повышается до 100 – 300 Мпа, которое, согласно закону Паскаля, передается во всех направлениях оболочки с одинаковой силой, прямо пропорциональной величине ее поверхности. Длительность выдержки под давлением в процессе ИГП составляет 1 – 4 ч, в зависимости от размеров получаемых заготовок.
Методом ИГП из твердых сплавов получают крупногабаритные заготовки с минимальной пористостью. Этот метод имеет много общего с методом горячего прессования, и, также как и он не подходит для изготовления изделий сложной формы и небольших размеров.
Шликерное литье является перспективным методом изготовления твердосплавных изделий. В качестве пластификатора применяют парафин с добавкой ПАВ (пчелиный воск, олеиновая, пальмитиновая, стеариновая кислота, церезин), которые добавляют в количестве 3 – 6%. Перед замешиванием смесей парафин расплавляют, подогревают до 85 – 90 0 С и вводят в него ПАВ.
Для приготовления твердосплавной смеси с пластификатором ее компоненты смешивают в термостатированной пропеллерной мешалке при температуре 85 – 90 0 С в течение 4 – 6 ч. В процессе замешивания смесей не исключена возможность образования воздушных пузырьков, которые могут обусловить повышенную пористость порошковых изделий. Это нежелательное явление легко предупреждается вакуумированием замешенной смеси непосредственно в термостатированной мешалке в процессе замешивания или в вакуумном электрическом шкафу при нагреве смеси до 85 – 90 0 С в течение 1 – 2 ч (остаточное давление 60 – 70 Па).
Далее смесь заливают в термостатированный литейный аппарат, в котором поддерживают температуру 65 – 70 0 С. С помощью сжатого воздуха или инертного газа (0,3 – 0,6 Мпа) смесь нагнетают в полость подогретой до 20 25 0 С стальной разъемной пресс-формы, прижатой в момент формования к верхней плите аппарата пневматическим, гидравлическим или механическим прижимом. После снятия нагрузки пресс-форму разбирают и извлекают из нее формованное изделие.
Преимущество горячего литья термопласитчных шликеров состоит в том, что плотность по объему отливки (независимо от ее формы) получается равномерной, вследствие чего отсутствуют искажения геометрической формы изделий при спекании.
Метод горячего литья термопластичных шликеров неприменим для изготовления крупногабаритных деталей, зато он широко используется при производстве твердосплавных изделий сложной формы с большим соотношением длины к поперечному сечению (прутки и трубки любой формы, спирали различного типа, фасонные изделия типа фрез, сверла, развертки, мелкие изделия с тонкими отверстиями диаметром 20 – 100 мкм, специальные фасонные резцы, фигурные пуансоны вырубных штампов, электроды для контактной сварки и т.д.).
Для изготовления сверл, разверток, фасонных резцов наиболее подходящим является метод горячего литья термопластичных шликеров. Рассмотрим данную технологическую схему по операциям.
2.3 Дозирование
Цель операции дозирования состоит в том, чтобы соблюдать наиболее оптимальное соотношение компонентов в шихте и при изготовлении конечного продукта.
На данной операции используется дозатор-автомат. В процессе дозирования мы получаем наиболее оптимальное количество заданных материалов для продолжения технологического процесса.
Автоматизация процесса дозирования позволяет уменьшать потери дорогостоящего сырья, сократить время операции, а также позволяет уменьшить количество обслуживающего персонала и себестоимость продукции.
2.4 Смешивание
В процессе смешивания происходит измельчение частиц порошков. Цель операции - приготовление смесей порошков с цементирующим металлом.
Наиболее изменяется зернистость составляющих твердого сплава в первый период размола. Применяемый для мокрого размола твердых сплавов спирт не вступает в химическое взаимодействие с размалываемым материалом. Максимальная эффективность размола достигается при введении 220 – 400мм спирта на 1кг смеси в зависимости от насыпной плотности.
Эффективность размола также повышается с увеличением соотношения шары – смесь, обычно это составляет 2,5 – 3,5, время 48 часов.
На данной операции применяется шаровая мельница для мокрого размола смесей твердых сплавов.
2.5 Дистилляция
Цель данной операции состоит в том, чтобы удалить спирт из твердосплавной смеси.
На данной операции применяется аппарат для выпаривания спирта. При температуре до 200 0 С происходит испарение спирта из твердосплавной смеси, при этом не происходит химического взаимодействия с материалом и, вследствие низкой температуры кипения легко удаляется в течение 4 – 6 часов.
2.6 Просев
Просев порошка, поступающего с предыдущей операции, представляет собой технологическую операцию разделения порошков на фракции. Также на этой операции отделяются от основного материала всевозможные примеси и включения, попавшие в него во время смешивания. Основную массу материала составляют зерна величиной 0,5мкм.
На данной операции применяется стационарное вибрационное сито с обечайкой, укрепленной на пружинах-амортизаторах. Вибрация обечайки в горизонтальной плоскости с помощью дебалансного устройства.