硬質合金球粒尺寸精度的控制

硬質合金球粒又被稱為硬質合金球珠或鎢鋼滾珠，一般以YQ表示。其以高硬度難熔金屬的碳化物（WC，TiC）微米級粉末為主要成分，以Co、Ni等為粘結劑，在真空爐或還原爐中燒結而成的粉末冶金產品。硬質合金球粒是硬質合金球種類中的一種，其體積相對較小（一般直徑在φ0.3-φ1之間），多用於傳動、筆用球珠等方面。除此之外，硬質合金球還有許多種類與用途，如毛坯球、精磨球、沖孔球、軸承滾珠、閥球、無磁球、蒙乃爾球、通孔球、計量球、刮色球等等。常見的硬質合金球粒的牌號也有許多，YG6、YG6x、YG8、YG13、YG20、YN6、YN9、YG12、YT5、YT15，因其具有極高的硬度、優良的耐磨耐蝕性、抗彎強度高等優點，其幾乎可以完全取代同類鋼球產品。

隨著相關技術的飛速發展，對硬質合金球粒的組分、使用性能以及尺寸精度等也提出了更高的要求。通常情況下，硬質合金球粒是採用噴焊、乙炔焊或熱注入等方式將其作為金屬材料表面的耐磨層，以提高材料的耐磨耐蝕性能。這也就要求硬質合金球粒的圓度高、緻密好，才能有效提高焊附過程中的流動性，使其均勻分散。但是由於不同金屬材料表面要求不同，相應的硬質合金球粒的粒度組成和尺寸分佈也不盡相同，這就給尺寸精度的控制帶來一定的困難。從工藝上看，硬質合金球粒需經過制粒、振動過篩、乾燥、等靜壓壓制成型等工序。其與其他硬質合金產品不同，是不經過模具壓制成型的，其是通過擦篩過程利用粒子自重在轉動的制粒機上粘附粉末而不斷滾動並長大成型的，最後再經等靜壓制成型，使其具有一定的密度和強度。然而在等靜壓前，各個硬質合金球粒的密度是相對不均勻的，這就使得經過等靜壓和燒結工序後，球粒的尺寸大小偏差較大、收縮係數也大不一致。

硬質合金球粒的尺寸控制與球粒自身密度有著直接的影響，半成品球粒滾動長大速度與球粒密度呈遞減關係。在長大速度過快時，相應的球粒製品緻密度下降，通過金相觀察可以發現等靜壓制壓力能夠有效降低硬質合金球粒內部的孔隙度，但是密度雖然得到了提高，尺寸卻變小了，經燒結收縮後尺寸進一步減小，出現超負公差的廢品。通過金相觀察可以發現等靜壓制壓力能夠有效降低硬質合金球粒內部的孔隙度。以YQ3硬質合金球粒為例，將YQ3混合料按每千克加入汽油橡膠溶液80-90ml與混合料在混合容器中進行均勻滲膠，滲膠後倒入不銹鋼盤中放入乾燥櫃中進行乾燥，將蒸汽壓力和時間控制在一定的適宜範圍內。將滲膠擦篩後的粒子料倒入制粒機中滾動一定時間後，再將滲膠過篩的粉磨料加入制粒機中粘附在粒子表面使其不斷滾動長大，按尺寸要求仔細觀察確認球粒緻密度、形狀與尺寸，直至球粒表面發光為止。經多次實驗比較，半成品球粒尺寸上下公差限控制為以平均收縮係數與成品尺寸下限的乘積加上成品尺寸公差背書值來確定球粒製品尺寸的下限；以平均收縮係數與成品尺寸上限乘積值的結果確定半成品尺寸的上限。此外，關於硬質合金球粒HV的檢測方法是取大於100顆硬質合金球粒以樹脂鑲塊，金相制樣，取五顆完整無缺陷的硬質合金球粒測其HV並計算平均值；對硬質合金球粒缺陷率的檢測方法也是取100顆硬質合金球粒以樹脂鑲塊，金相制樣，100倍檢測計算。

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