硬质合金球粒尺寸精度的控制

硬质合金球粒又被称为硬质合金球珠或钨钢滚珠，一般以YQ表示。其以高硬度难熔金属的碳化物（WC，TiC）微米级粉末为主要成分，以Co、Ni等为粘结剂，在真空炉或还原炉中烧结而成的粉末冶金产品。硬质合金球粒是硬质合金球种类中的一种，其体积相对较小（一般直径在φ0.3-φ1之间），多用于传动、笔用球珠等方面。除此之外，硬质合金球还有许多种类与用途，如毛坯球、精磨球、冲孔球、轴承滚珠、阀球、无磁球、蒙乃尔球、通孔球、计量球、刮色球等等。常见的硬质合金球粒的牌号也有许多，YG6、YG6x、YG8、YG13、YG20、YN6、YN9、YG12、YT5、YT15，因其具有极高的硬度、优良的耐磨耐蚀性、抗弯强度高等优点，其几乎可以完全取代同类钢球产品。

随着相关技术的飞速发展，对硬质合金球粒的组分、使用性能以及尺寸精度等也提出了更高的要求。通常情况下，硬质合金球粒是采用喷焊、乙炔焊或热注入等方式将其作为金属材料表面的耐磨层，以提高材料的耐磨耐蚀性能。这也就要求硬质合金球粒的圆度高、致密好，才能有效提高焊附过程中的流动性，使其均匀分散。但是由于不同金属材料表面要求不同，相应的硬质合金球粒的粒度组成和尺寸分布也不尽相同，这就给尺寸精度的控制带来一定的困难。从工艺上看，硬质合金球粒需经过制粒、振动过筛、干燥、等静压压制成型等工序。其与其他硬质合金产品不同，是不经过模具压制成型的，其是通过擦筛过程利用粒子自重在转动的制粒机上粘附粉末而不断滚动并长大成型的，最后再经等静压制成型，使其具有一定的密度和强度。然而在等静压前，各个硬质合金球粒的密度是相对不均匀的，这就使得经过等静压和烧结工序后，球粒的尺寸大小偏差较大、收缩系数也大不一致。

硬质合金球粒的尺寸控制与球粒自身密度有着直接的影响，半成品球粒滚动长大速度与球粒密度呈递减关系。在长大速度过快时，相应的球粒制品致密度下降，通过金相观察可以发现等静压制压力能够有效降低硬质合金球粒内部的孔隙度，但是密度虽然得到了提高，尺寸却变小了，经烧结收缩后尺寸进一步减小，出现超负公差的废品。通过金相观察可以发现等静压制压力能够有效降低硬质合金球粒内部的孔隙度。以YQ3硬质合金球粒为例，将YQ3混合料按每千克加入汽油橡胶溶液80-90ml与混合料在混合容器中进行均匀渗胶，渗胶后倒入不锈钢盘中放入干燥柜中进行干燥，将蒸汽压力和时间控制在一定的适宜范围内。将渗胶擦筛后的粒子料倒入制粒机中滚动一定时间后，再将渗胶过筛的粉磨料加入制粒机中粘附在粒子表面使其不断滚动长大，按尺寸要求仔细观察确认球粒致密度、形状与尺寸，直至球粒表面发光为止。经多次实验比较，半成品球粒尺寸上下公差限控制为以平均收缩系数与成品尺寸下限的乘积加上成品尺寸公差背书值来确定球粒制品尺寸的下限；以平均收缩系数与成品尺寸上限乘积值的结果确定半成品尺寸的上限。此外，关于硬质合金球粒HV的检测方法是取大于100颗硬质合金球粒以树脂镶块，金相制样，取五颗完整无缺陷的硬质合金球粒测其HV并计算平均值；对硬质合金球粒缺陷率的检测方法也是取100颗硬质合金球粒以树脂镶块，金相制样，100倍检测计算。

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