硬质合金在切削加工中的应用

随着我国机械、电子、化工、航天航空工业的飞速发展和科学技术的不断进步,硬质合金将越来越广泛地应用于我国生产的各个领域,并将带来更大的经济效益。

硬质合金是目前金属切削加工中最常用的刀具材料之一。它是用具有高耐热性和高耐磨性的难熔的金属碳化物(WC、TiC等)粉末作基体,以金属Co等为粘结剂,经高压压制后烧结而成的粉末冶金制品。其特点是:硬度高,耐磨性好,硬度可达到74~82HRC;化学稳定性和热稳定性好,具有较高的耐热性,能耐850~1000℃;因而允许使用的切削速度可达100~300m/min,硬质合金的切削性能良好,因此得到广泛的应用。但硬质合金的抗弯强度低,冲击韧性不好,工艺性能较差;使用中很少制成整体刀具,一般制成各种形状的刀片焊接或夹固在刀体上。

硬质合金的分类及应用

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硬质合金产品检测将迎来自动化时代

硬质合金被称作“工业的牙齿”,具有较高的硬度、韧性及耐磨性,被广泛应用于冶金、机械、地质、煤炭、石油、化工、电子、轻纺及国防军工等领域。近年来,虽然中国硬质合金市场不断扩大,但质检水平却一直原地踏步。

硬质合金是由难熔金属的硬质化合物和黏结金属,通过粉末冶金工艺制成的一种合金材料,被广泛用作刀具材料,如车刀、铣刀、刨刀、钻头、镗刀等,用于切削铸铁、有色金属、塑料、化纤、石墨、玻璃、石材和普通钢材,也可以用来切削耐热钢、不锈钢、高锰钢、工具钢等难加工的材料。现在新型硬质合金刀具的切削速度等于碳素钢的数百倍。硬质合金所具有的较高硬度、韧性及耐磨性等一系列优良性能得到普遍应用,引起硬质合金的需求量不断增长,带动了国内硬质合金产业的发展。

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LED灯更适宜商用照明领域

LED行业的春暖,很大程度上得益于海外市场需求增长,LED照明为越来越多的外国人接受。在国内,LED照明除了在公共照明和商业照明领域已打开市场之外,几乎难入寻常百姓家。

“价格是主因。”任职于一家从事LED照明灯具生产商的市场专员小张告诉记者,尽管LED灯具价格一降再降,但与传统节能灯相比,高昂的价格仍让不少普通消费者望而却步。

记者在中山一家大型超市看到,同样为5瓦的灯泡,飞利浦品牌的节能灯售价仅有10元,而一家深圳当地厂商的品牌LED灯泡却卖到了60元左右。

“单纯从功率看并不能看出性价比,同样为5瓦的灯具,LED灯光效要比节能灯强,使用寿命也要更长些,而且不含汞,更环保,更节能。”飞利浦Lumileds亚洲区市场总监周学军认为,随着芯片价格的下降,灯具生产商成本降低,将让惠于普通消费者,价格和性能上的优势将促使更多的人接受LED灯具。

不过,周学军也不得不承认,节能灯在未来两三年内还将继续占据民用照明市场的主角地位。“总体而言,公共照明、商用照明领域已占到整个市场的70%左右。这个市场的份额已经足够大。”他说。

“从节能效果看,LED灯具在家居照明使用中并不明显,普通家庭一天使用电灯时间大概在6个小时左右,一个月耗电度数与普通节能灯差不了多少。在商业照明领域就大不同了,酒店几乎24小时开灯,安装LED灯后节能的效果更显著。”惠州元晖光电副总经理施毓灿认为,LED灯更适宜商用照明领域。

在华润矽威总经理方乐章看来,中国大陆民用照明市场需求会更快,2014年将出现大量采购。“明年中国大陆的LED应用市场可能会有翻倍增长,目前LED灯的出厂价格已经降到每瓦1.38美元,进入家居市场已经没有价格障碍。”他说。


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传iPhone 5S将采用蓝宝石作HOME键

市场传出,因应苹果指纹辨识功能,传出新一代iPhone 5S将采用蓝宝石作为HOME键,蓝宝石出海口三箭齐发。业者反应蓝宝石基板报价自第二季开始的涨价潮,可望延续至第3季。

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台湾地区通过LED灯节能补助优先措施

日前,台湾地区立法院经济委员会临时提案通过了更换LED灯以及为LED提供节能补助的优先措施。

优先措施在LED方面主要有两点:优先将路灯交通灯更换为LED灯;优先补助LED灯等节能效益较大的家电产品。

据估算,如果台湾地区的交通路灯和信号灯更换为LED灯为主,将可以节省核电四厂一年的发电量,在节能家电方面,奖励补助项目应包括LED灯、太阳能热水器、省水洗衣机、省电冰箱及冷气、小水力发电机装置等,才能达到振兴经济及节能减碳目标。


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钨钢断裂韧性

钨钢断裂韧性(通指KIC),抵抗裂纹扩张的能力。即临界能力扩张系数,系指以材料内部存在的裂纹或缺陷作为断裂源,当裂纹迅速扩展(即所谓不稳定断裂)时,材料所反映出的阻力大小。

钨钢裂纹扩展公认有三种形式,即沿晶扩展、穿晶扩展、延性扩展。在同一试样上可以是其中一种扩展,也可以是几种扩展。低钴合金多出现沿晶扩展,粗晶合金多出现穿晶扩展,高钴合金多出现延性扩展。

钨钢属脆性材料,本身就存在缺陷,这些缺陷作为断裂源,而引起断裂。钨钢断裂韧性随合金钴含量增加而增大,钴含量相同,断裂韧性随合金WC晶粒度、钴相平均自由程λ增大而增大。

碳含量在二相区上限的合金的断裂韧性较好,脱碳合金最差;合金中晶粒发育完整、强度大的大晶粒WC能阻止裂纹扩展,因而能提高合金的断裂韧性;随合金组织缺陷增加,钨钢断裂韧性降低。
 

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钨钢抗蠕变断裂强度

钨钢抗蠕变断裂强度,所谓蠕变,即在一定温度、一定应力作用下,随时间延长,合金发生塑性变形的现象。

钨钢的抗蠕变断裂强度,随钴含量降低、碳含量降低、WC晶粒度减小而增大。添加TaC,显著提高合金在高温下的抗蠕变断裂强度。

 

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钨钢产品的变形与弯曲

影响钨钢产品的变形与弯曲的原因很多,对某一产品变形和弯曲的原因要具体情况具体分析,有时是一种因素起作用,有时是多种因素起作用,不能一概而论。

钨钢产品变形和弯曲的原因可从下列几个方面进行分析:

1、碳梯度。
2、钴梯度。
3、温度梯度。
4、压制品密度梯度。
5、装舟不当。
6、收缩系数。

只有在详细地了解影响钨钢产品的变形与弯曲的原因,才能进行有的放矢的整改钨钢生产工艺,只有这样才能有效地控制好钨钢产品的质量。

 

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钨钢温度梯度

钨钢在烧结中,在同一产品上,形成温度梯度是造成产品变形和弯曲的重要原因之一。

一、在同一产品上形成温度梯度大致有下列几种情况:

1、钨钢制品在石墨盘中装舟位置

众所周知,烧结中的热传递主要通过辐射、传导和对流来进行。在真空烧结中对流就不存在。热传递的强弱、快慢以及在产品上形成温度梯度,与热源的远近,与被加热产品的大小、形状和装舟方法有关。靠近热源的产品面先加热,大产品表面先受热,扁平长产品先受热面与装舟方式关系更大。实际上,真空烧结中的产品存在温度梯度。钴加热熔化后往往向高温方向流动,即产品温度高的部位,钴含量增加。温度梯度越大,形成钴分布的梯度越大,产品变形越严重。产品部位离热源越近,那部位温度越高,烧结后尺寸越大。

2、升温速度

升温速度主要指从预烧温度到烧结温度的时间。升温越快,在产品中形成的温度梯度越大,特别是细、长产品,变形也越大。

3、保湿时间热传递需要时间,因此,要消除温度梯度需要有一个保湿时间,保湿时间太短,不利于消除或减弱温度梯度。

二、减小温度梯度措施:总原则是使钨钢产品均匀受热。小制品装舟量均匀,制品间的间隙尽量小。

1、高制品采用石墨罩和石墨衬。1200度左右,辐射和传导热能力相等。>1200度辐射传热大于传导传热,高产品顶部上层舟皿辐射加热温度较高。为避免这个现象,可在钨钢制品上部加石墨罩,在四周加石墨衬,利用石墨良好的热容性来吸热,从而达到使温度均匀化的作用。

2、对于“扁、平、长”制品,装入小舟皿,舟皿设计成近热源处舟皿壁加厚(吸热多),远热源处舟皿壁减薄。从预烧温度到烧结温度采用长时间缓缓升温(4~5)小时。

3、挤压条采用锯齿舟皿,了解并掌控钨钢制品的温度梯度变化规律是钨钢生产及品质控制环节的关键环节之一。

 

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压制品密度梯度

钨钢压制过程中,由于力量衰减,装料不均匀,混合料松装密度不均,制品形状复杂等原因,在钨钢制品内形成压制品密度梯度,密度大的部位收缩小,密度小的部位收缩多,是影响产品变形和弯曲的重要原因之一。

正如前所述,影响制品密度的原因很多,主要是:

1、压力衰减:由于混合料与模壁的摩擦,混合料之间的摩擦等原因,使压制力衰减,使钨钢制品各部位受压不同,致使密度不同。压模表面的粗糙度越好,混合料的滑润性越好,压制品密度不均匀程度减小,使制品部位受压不同,致使密度不同。

2、压制装料不均,压制压力不垂直,压制面不平,都会造成制品密度不均。

3、混合料粗细不均匀,制品形状复杂,造成压制品密度不均。

4、装舟不当,当液相出现后,由于重力的作用,而使制品发生弯曲、变形。

5、同一钨钢产品,由于收缩系数不同,密度不同,密度小的比密度大的易变形。

综上所述,掌握钨钢压制品密度梯度形成的规律对于钨钢生产厂家来说至关重要,因为钨钢压制品密度梯度是决定钨钢品质的重要因素之一。

 

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