硬质合金超薄圆刀片生产系统的研发

陈爱华

（技锋精密刀具（马鞍山）有限公司，安徽 马鞍山 243131）

硬质合金超薄圆刀片生产系统的研发

陈爱华

（技锋精密刀具（马鞍山）有限公司，安徽 马鞍山 243131）

石墨舟皿的材质和形状对硬质合金质量有很大的影响，更重要的硬质合金需求量增大，现有技术增加产量必须要增加烧结炉，而烧结炉最低端的也要几十万，高端的上千万，生产投资大。其实也可以从舟皿形状上想办法，增加利用空间，同样的设备可以有效增加产量，减少设备投资，降低成本。

硬质合金；超薄圆刀片；烧结装置

1 技术现状

硬质合金超薄圆刀片生产传统的工艺步骤如下：①混合料制备：配料→球磨→干燥→均匀化破碎，得粉料；②挤压混合料：混合制粒→挤压→自然风干→加热干燥→加工切割，得半成品；③烧结；④成品检查包装入库。主要是步骤②中产生断头料，将其经过均匀化破碎处理，再加入耐磨混合制粒，再经挤压等后续步骤，该发明在确保产品性能的同时优化断头料处理的工艺流程，大幅度降低成本。该发明没有对载体石墨平板舟皿进行处理的步骤，由于高温烧结会将石墨平板舟皿内会影响硬质合金质量的成分挥发，而且没经过专用涂料刷涂的石墨平板舟皿会将烧结后的硬质合金粘连，不容易卸料，强制卸料会造成损坏石墨平板舟皿和成品硬质合金，该工艺存在一定的技术缺陷。

2 技术方案设计

硬质合金超薄圆刀片生产系统包含球磨机混合装置、干燥装置、冲压装置、石墨平板舟皿装置、烧结装置和研磨装置，干燥装置连接有酒精回收装置；石墨平板舟皿装置包括石墨平板舟皿处理机构和石墨平板舟皿架；烧结装置包括真空——温度曲线控制机构；研磨装置包括超薄刀片吸附机构，酒精回收装置包括气固分离器、冷凝器、暂存罐、真空泵和冷冻水机构，气固分离器底部设置有固体收集罐，并在其项部与真空干燥炉通过管道连接；冷凝器为夹层罐体结构，其内部的顶部通过管道与气固分离器连接，其内部的底部与暂存罐通过管道连接；冷凝器的夹层顶部和底部分别通过管道与冷冻水机构出水口和进水口连接并形成循环的水路；石墨平板舟皿处理机构包括水淋式石墨回收装置，水淋式石墨回收装置包括本体，本体呈L形箱式结构，包括相连通的侧箱体和底箱体，侧箱体设置有吸气口、喷雾嘴、分层板；底箱体设置有过滤机构、石墨收集机构和筛网，侧箱体顶部通过吸气口与吸尘器连接，分层板有4块且呈倒M形固定在侧箱体左右两侧板的内侧；喷雾嘴分为上、中、下三组，上下两组固定在侧箱体左侧板的内侧、中间一组固定在侧箱体右侧板的内侧；水泵一端通过管道与底箱体底部左侧设置的过滤机构连接，另一端与三组喷雾嘴通过管道连通；石墨平板舟皿架包括8个石墨平板舟皿和垫块，石墨平板舟皿为方形板状结构，8个石墨平板舟皿分层叠加成石墨平板舟皿架，每2个石墨平板舟皿之间用4个相同厚度的垫块支撑；超薄圆刀片吸附机构由圆板状连接套、锥套、锥柄、连接管、轴承座、轴承、固气分离器和第二真空泵组成，圆板状连接套右侧为阶梯孔的形状，锥柄为厚壁管的形状；锥柄左端与圆板状连接套右侧阶梯孔焊接；锥柄右端与锥套的左端为轴孔连接；连接管安装在轴承上，连接管的另一端与第二真空泵相连；圆形吸附靠模表面均匀地布置有数量为12个的与圆形间隙相通的圆形吸附孔；同心的圆形吸附孔之间设置有弧形凹槽，连接一起形成两个与圆

形吸附靠模同心的圆形凹槽；连接管和第二真空泵从左向右还依次设置有三通开关和固气分离器，并用管道依次连接，该超薄刀片吸附机构尤其适用于无磁硬质合金超薄圆刀片的吸附；石墨平板舟皿和垫块由二浸三焙的高纯石墨制作而成。

3 生产系统工艺步骤

（1）配料：将碳化钨、球形钴粉和碳化铬按配方的比例进行配制。

（2）球磨机混合装置：①在球磨机混合装置中按重量配比加入99%纯度的酒精、58号石蜡成型剂和步骤一配制好的粉料。②启动球磨机，在球磨机内球棒的作用下，打磨并混合均匀成料浆。

（3）干燥：将料浆转入干燥装置中进行干燥，干燥后呈不规则颗粒状，干燥装置外接酒精回收装置将酒精进行回收，重复利用。

（4）擦筛：将干燥后的颗粒状物料进行擦筛后呈60目粉末状。

（5）冲压：将粉末状物料按产品重量及规格要求用冲压装置冲压成型呈片状。

（6）石墨平板舟皿装置的前处理：石墨平板舟皿选用二浸三焙的高纯石墨做成无边的平板舟皿，规格是400mm×400mm×6mm，平整度0.08mm、形状为方形、密度为1.9t/m3。①将石墨平板舟皿表面石墨粉在水淋式石墨回收装置中铲除。②在真空炉内升温到1500℃煅烧，保温3个小时。③冷却：将煅烧保温后的石墨平板舟皿冷却至室温。④涂料制作：选取1kg的PEG4000，2kg的石墨乳，2kg的高耐磨碳黑，1kg的超细氧化铝，0.5kg的吐温80和3kg的纯净水；先将PEG4000溶解于纯净水中，再将其它组分依次加到PEG4000溶解液中搅拌混合均匀即可。⑤刷涂料：在石墨平板舟皿的表面刷一层D步骤的专用涂料。

（7）层叠：将步骤五冲压后的片状物料的产品规格是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，放入步骤六处理好的石墨平板舟皿的上表面，然后分层叠加成石墨平板舟皿架，每层之间用垫块隔层，分别用规格为φ6mm×6mm、8mm×8mm×5mm、6mm×4mm×3mm、φ6mm×2mm、φ8mm×2mm的垫块49，垫块上下保持在一条直线上。

（8）烧结：将层叠好的物料转入烧结装置的真空烧结一体炉中进行烧结，烧结炉的工作箱规格是1200mm× 400mm×400mm；设置有石蜡回收装置，石蜡回收系统包括冷凝机构和在炉体外部的两级收蜡装置，其中：冷凝机构与两级收蜡装置通过管道连通，烧结装置的真空——温度曲线控制机构执行以下真空——温度曲线。①0～150℃的升温斜率10℃/min，时长15min，真空度在50Pa以内，流量为1.2L/min的氩气为载气体。②150～200℃的升温斜率5℃/min，时长10min，真空度在200Pa以内，流量为1.2L/min的氩气为载气体。③200～260℃的升温斜率3℃/min，时长20min，真空度在500～800Pa，流量为1.2L/min的氩气为载气体。④260～320℃的升温斜率0.6℃/min，时长100min，真空度在500～800Pa，流量为1.2L/min的氩气为载气体。⑤320～360℃的升温斜率0.4℃/min，时长100 min，真空度在500～800Pa，流量为1.2L/min的氩气为载气体。⑥360～450℃的升温斜率1℃/min，时长90min，真空度在300～500Pa，流量为1.2L/min的氩气为载气体。⑦450～600℃的升温斜率3℃/min，时长50min，真空度在100～300Pa，流量为 1.2L/min的氩气为载气体。⑧600～1150℃的升温斜率6.875℃/min，时长80min，真空度在200Pa以内，流量为1.2L/min的氩气为载气体。⑨1150～1280℃的升温斜率1.625℃/min，时长80min，真空度在50Pa以内。⑩1280～1350℃的升温斜率3.5℃/min，时长20min，真空度在50Pa以内。1350～1440℃的升温斜率3℃/min，时长30min，真空度在500Pa以内。1440℃保温50min，真空度在500Pa以内。自然冷却至1000℃时充氩气快速冷却出炉，冷却到80℃以下开炉门出炉，得到本实施例的硬质合金超薄圆刀片50的半成品。

（9）研磨：将硬质合金超薄圆刀片半产品转入研磨装置中进行研磨，研磨过程中使用超薄刀片吸附机构中的吸附板将硬质合金超薄圆刀片半产品吸附后转入研磨装置中的多用磨床进行加工。

4 制备效果

整个生产过程历时14h左右，出炉产品仅有1片70mm×70mm×2.0mm的有裂纹，从裂纹的状态判断是压制时的机械裂纹，其它全部合格。整个系统石蜡回收率是97.39%，炉膛内没有石蜡凝结现象；酒精回收率94.6%；回收石墨590g，避免了石墨粉尘对人体的危害和环境的污染。生产的硬质合金超薄圆刀片表面粗糙度＜0.025μm、光洁度＜0.02μm；刀刃的刀口角度15°、锋口刀口宽度2.83mm，经检验，纵切三瓦棱纸箱140t没有崩口，刀口角度保持在15°、锋口刀口宽度2.79mm，稍有变化，说明本实施例的一种硬质合金超薄圆刀片生产系统生产的硬质合金超薄圆刀片在较恶劣环境下刀具也有优良切削效果和超强的使用寿命。

5 结语

硬质合金超薄圆刀片生产系统的研发可以减少设备投资；各装置的回收综合利用装置可以节省能源、减低生产成本、增强市场竞争力，值得进行市场推广。

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

陈爱华（1980-），男，安徽马鞍山人。