硬质合金滚刀

硬质合金滚刀主要是由硬质相WC和粘结相Co组成的,其刀齿是沿圆柱或圆锥作螺旋线排列的齿轮加工刀具,被广泛运用于加工圆柱齿轮、涡轮和其他圆柱形带齿的工件。其根据用途的不同还可细分为硬质合金齿轮滚刀、蜗轮滚刀、定装滚刀以及非渐开线展成滚刀等等。相比于普通高速钢滚刀,硬质合金滚刀有着更高的切削速度和切齿效率。整体型硬质合金滚刀已经在钟表和一些精密仪器制造工业中得到了广泛运用,如加工各种小模数齿轮;中等模数的整体和镶片硬质合金滚刀已运用于加工铸铁和胶木齿轮;模数<3的硬质合金滚刀也被用于加工钢制齿轮;另外,硬质合金滚刀还可加工淬硬轮(HRC50-62)。

硬质合金蜗轮滚刀,顾名思义是加工涡轮的专用工具,其基本蜗杆的传动类型和主要参数(包括模数、齿形角、螺旋角、分度圆直径、螺纹头数等等)应当与工作蜗杆相同。当蜗轮外径较大时,滚刀可制成套装式;当蜗轮外径较小时,滚刀可制成与芯轴一体的带柄式结构。硬质合金定装滚刀具有不同的齿形,其只有最后一个齿是精切齿。齿形和工件的齿槽相同以成形铣削法切削工件的齿槽,其余的齿都是粗切齿,加工时的运动关系与齿轮滚刀相同。另外,成形滚刀可有效避免展成刀具加工时齿根部产生的过渡曲线,尤其是棘轮滚刀。非渐开线展成滚刀的工作原理也与齿轮滚刀相似,如花键滚刀可用于加工矩形齿、渐开线齿或三角形齿的花键轴,其加工精度和生产率高于成形铣刀,还可加工圆弧齿轮、摆线齿轮和链轮等。

硬质合金滚刀

气动潜孔钻硬质合金球齿

气动潜孔钻是利用压缩空气作为动力源,驱动潜孔冲击器活塞,以较大的冲击功和高频冲击潜孔锤钻头,与此同时在由钻杆传来的轴向压力和回转扭矩作用下使钻头回转破碎岩石。而其所产生的岩屑被高压气流携带返回至地表。这种类型的潜孔钻头具有许多优势,如钻进效率高、钻孔质量高、钻头使用寿命长、不易发生堵塞且总体成本较低,因而作为一种高效钻进手段被广泛运用于矿山爆破、地质勘探、水文钻井等各种钻孔用途,尤其是在一些中硬岩层以及硬岩层中尤为有效。而其中所使用的硬质合金球齿直接影响着潜孔钻的钻进性能。气动潜孔钻所具有较高的钻进效率是由于在其钻进的过程中,钻头球齿在高频冲击功的作用下高速冲击岩石,产生较大的体积破碎。球齿冲击碎岩是一个动态、非线性破坏过程,可主要分为三个阶段:
1.球齿与岩石接触瞬间,载荷较小,岩石产生弹性变形,在球齿下方的岩石中出现一个呈半球状的弹性区;
2.球齿继续下移,载荷增大,弹性区增大,应力波以球齿与岩石的接触点为球心,以同心球形状不断向岩石内部传播。与此同时,在球齿与岩石接触的正下方出现一个高应力区。当应力区达到极限状态时,岩石发生破碎;
3.球齿进一步侵入岩石,对周围岩石产生侧压力并逐渐增大,最终将球齿周围岩石崩离,产生大体积破碎,形成破碎穴。
通常气动潜孔钻头采用9颗球齿,底面3颗按螺旋线顺时针布置,6颗边齿均匀分布。底面设置的3颗球齿能够保证每个球齿都具有最大的冲击功,最靠近中心的球齿采用镶焊法,有利于取芯,而6颗边齿主要起着保持孔径和破碎周围岩石的作用。

气动潜孔钻硬质合金球齿

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钨钴合金生产专用钨粉涂料

钨钴合金生产过程中,为了防止粘舟,现用氧化铝微粉和酒精勾兑后用毛刷涂抹到舟皿上。氧化铝在高温下嵌进合金造成合金底面不平整增加了精加工余量成本增加,同时氧化铝中的微颗粒被真空设备吸入真空泵中缩短设备使用寿命,使用效果也不好。本文介绍的钨钴合金生产专用涂料制作工艺,可以实现完全隔离钨钴合金与石墨舟皿,且不会影响钨钴合金质量。

钨粉

 

钨钴合金生产专用钨粉涂料制作工艺,其步骤如下:
A、亚微米钨粉的制作:
1.将钨酸溶于蒸馏水,加入氨水后加热,得到钨酸铵溶液;
2.将钨酸铵溶液进行45~-50°C的速冻空间中速冻;
3.将速冻后的钨酸铵转入真空冷冻干燥机中进行冻干,冻干后呈白色蜂窝状脆块;
4.粉碎,将步骤3的白色蜂窝状脆块进行150〜200目的粉碎;
5.在250~500°C下用氢气还原4~6小时成亚微米的钨粉;

B、取以下重量份的物料:
PEG6000 10〜20 份;
吐温80 5〜10份;
石墨胶体 10〜20份;
高耐磨炭黑 10〜20份;
A步骤的亚微米钨粉5〜10份;
纯净水 30〜50份;

C、先将称量好的亚微米的钨粉与PEG6000充分混合;
D、将C步骤的混合好的物料与纯净水混合溶解,用均质器混合均匀;
E、将其它组分依次加到D步骤的均质液中搅拌混合均匀。

优点:此种钨钴合金生产专用钨粉涂料制作工艺,采用冻干的钨粉代替金属氧化物粉,纯度高,颗粒小,在同类专用涂料中添加时,只要加入原配方的一半的钨粉,也能达到原来的设计要求,生产成本大大降低,而且,用真空冷冻干燥方法生产的亚微米的钨粉由于其内部多孔性的特征,在和涂料中其它组分混合时,会吸附其它组分,提高混合效果并可以重复利用,而且只会对钨钴合金烧结过程中产生好的影响(钨本来是钨钴合金里的元素之一),解决了专用涂料影响钨钴合金质量的问题。

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环保型耐超高温无机钨粉涂料

高性能推进剂的使用使得固体火箭发动机燃气温度也相应提高,这就要求所用材料必须具有高熔点、耐冲击等性能。当温度从常温以大于2000°C /s的速度瞬间升高到3000°C以上时,产生极大的温度梯度和热应力,一般金属材料很难承受火箭推进剂燃烧爆炸所产生的高能量烧蚀和燃烧物所产生的固体颗粒的强烈机械冲击作用,如果烧蚀严重,将直接影响发动机的推力和效率,甚至失去工作能力。

采用涂层技术对金属构件的超高温防护具有重要意义,常用的涂层有难熔金属及合金、难熔陶瓷材料、难熔碳化物、难熔硼化物和C/C复合材料等,但这些涂层技术的缺点是制备工艺复杂,对于大型、结构复杂的零部件施工困难。

一种环保型耐超高温无机钨粉涂料,成分如下:液态硅酸盐占20〜60%,三聚磷酸铝粉占3〜20%,钇稳定的氧化锆粉(即Y2O3稳定的ZrO2,简称YSZ粉)占5〜50%,金属钨粉占5〜50%,碳化钛粉占5〜30%,锌粉占5〜25%;其中,液态硅酸盐为硅酸钾、硅酸钠或二者混合物的水溶液,溶液中硅酸盐的重量百分含量为30〜40%;以蒸馏水为溶剂调节涂料的粘度,蒸馏水与上述物质的重量比例为1: (4〜10)。

Submicron Tungsten Powder

制备方法:
1.将三聚磷酸铝粉、YSZ粉、金属钨粉、碳化钛粉和锌粉充分混合;
2.边搅拌边将上述均匀混合后的混合物加入液态硅酸盐中,充分搅拌;
3.再加入蒸馏水,蒸馏水与上述充分混合后的混合物重量比例为1: (4〜10),在搅拌机中以1500〜2500rpm的转速搅拌5〜30分钟后,经200目筛网过滤后即得到涂料。

应用:
1.采用喷涂、刷涂或浸涂的方式在经过喷砂处理的金属零部件表面制备涂层,涂层在100〜200°C的高温炉中固化0.5〜2h,一道涂层厚度为80〜200 y m,根据需要可进行一道或一道以上多道涂装。
2.以硅酸盐为成膜物,使用弥散分布的钨粉和碳化钛实现涂层的耐超高温性能。氧化锆具有较好的耐高温性能的同时还具有低的热导率进而降低基体温度的作用,另一方面由于其膨胀系数较大,弥补了硅酸盐涂层的低膨胀系数,使涂层能够适应金属的热膨胀而不发生剥落等破坏。
3.适用于运行于超高温环境中的金属构件,采用喷涂或刷涂或浸涂的方式在经过喷砂处理的金属构件表面制备涂层,涂层固化后,经4倍音速的超音速火焰测试5min后,涂层完好,金属基体得到了有效防护。
4.涂料具有耐超高温、无毒、无污染、环保等特性,适用于运行于超高温环境中金属构件的防护。

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钨粉钼砂直接炼钢工艺

抚顺特钢建厂于一九三七年,自从生产了国内第一炉高速工具钢以来,高速工具钢一直作为抚顺钢厂的特色产品,具备生产国内现有的全部品牌高速工具钢的能力,产品质量国内领先。生产的高速工具钢中主要品种为W9Mo3Cr4V、W6Mo5Cr4V2,该系列产品投入大,所以量、不断降低成本一直是一项长期的课题。从九十年代初开始,进行了钨砂直接代用的实验并相继进行了铝粉的直接代用,效果良好并在其后的几年中陆续进行了全面的推广应用。)现今几乎已应用到各大钢类的全部钢种,使用白钨矿和铝砂直接还原炼钢与使用铁合金钨铁、钼铁炼钢相比,采用钨钼氧化物直接炼钢,成分稳定、质量可靠、工艺简便易行、操作安全、便于推广应用。最高加入量达4%(Mo+W),钨钼混合比例可据所需钨钼量调整,当用量4%(Mo+W)时不增加冶炼时间和电耗。
 
贵重金属钨钼回收率、成分控制及Mn/S、钢中气体含量、冶金成材质量几项指标,与使用铁合金相比无明显差别,实验效果良好,经济效益明显。由于现行钨钼氧化物使用方案是将氧化物直接加入到炉中,所以对自钨矿、钼砂的化学成份,尤其是硫、磷、锡、砷等有害杂质要求十分严格。从另一角度来讲,用氧化物钨、钼代替铁合金钨铁、钼铁炼钢,氧化物使用越多效益就越明显,所以如何增加氧化物钨、钼的使用量将是一个不容忽视的问题,该方案钨、钼混合氧化物最大使用量在80kg/t钢左右,用量受到很大限制。
 
使用量成为进一步降低成本的瓶颈问题,很长一段时间未能突破。后来经过对整体工艺的反复推敲,即充分结合整个炼钢工艺,对钨砂钼粉进行预处理,直接扩大使用量突破瓶颈,可以替代高合金工具钢成分规格所要求的全部钨钼。
 
钨粉
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钨粉粒度分布对聚能射孔弹破甲性能的影响

采用实际生产中常用的CTP250粗晶还原钨粉,将钨粉采用标准筛组(100目/200目/325目)筛分成不同粒度大小的颗粒,采用不同大小颗粒的钨粉按不同比例配比成6种级配钨粉(见表1),采用同一批一200目电解铜粉,机械混合成相同的药型罩配方粉末,在相同的设备上以相同的压制工艺压制成DPI27型射孔弹,进行静破甲穿深性能对比试验;目标靶为同一批次钢材制备的直径φ160 rnm、长度250 mm的45号钢靶;炸高条件统一为60 rain。以上试验过程在最大程度上保证设备状态、工艺技术、检验标准的一致性,以减少其他因素对试验结果的影响。通过对比穿深数据和钨粉的粒度分布,找到钨粉粒度分布对药型罩穿深的影响规律,确定钨粉粒度分布的最佳比例。 
 
结论:(1)钨粉粒度分布范围过窄、粒度粗细分布不 均等现象均会导致药型罩穿深性能的下降。 
(2)配比的穿深性能较优的钨粉其粒度分布范围约为126 Fm,曲线符合正态分布,粒径指标为D10—41 m、D50—73 m、D90—167 Fm左右的钨粉能够获得较好的粉末填充效果,降低药型罩压坯孔隙度,提升药型罩压制密度,有利于提升射孔弹的破甲性能,可以作为药型罩制备用钨粉的推荐粒度指标。 
(3)石油射孔弹药型罩制备的还原钨粉其粒度分布指标是影响射孔弹穿深性能的重要因素。不同粒度分布的钨粉直接影响射孔弹的穿深性能,粒度分布曲线范围、高度及位置,直观反映出钨粉的分布范围、粒度粗细等指标。 
(4)药型罩制备采用添加少量的铅粉或铋粉等技术。铜粉、铅粉和铋粉等其他组分的粒度分布同样对射孔弹的破甲性能起着直接的影响。通过级配试验得出不同比例的粉末混合配方下所添加的其他元素粉末的粒度分布对射孔弹破甲性能的影响趋势,最终获得较好的混合粉末粒度级配参数。 
(5)这一研究应作为药型罩原料粉末粒度分布指标对破甲性能影响的主要研究方向。 
 
 
钨粉粒度分布
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烧结工艺对钨铜电极烧结性能的影响

除了钨铜粉末自身的粒度及组成和外来杂质对钨铜电极的烧结性能所产生的影响外,烧结工艺本身的参数控制也会对其性能产生一定的影响。烧结工艺对钨铜电极烧结性能的影响主要源于两个方面,其一是成型压力的影响,另一个则是烧结气氛的影响。在试样进行压制成型时,通常会经历三个变化阶段。第一阶段是滑动阶段,此时压坯的密度上升很快;第二阶段是在第一阶段的基础上继续加压,空隙度为减少,压坯的密度几乎不发生改变;第三阶段是当压力继续增大超过某一定值时,随着压力继续升高,压坯密度相对继续增加。一方面是由于压力的增大提高了材料在压制第三阶段的致密化程度,即当压力继续增大超过某一定值时,如果继续增大压力,使粉末所受到的挤压力与摩擦力大于其弹性应力,颗粒产生塑性变形以填塞粉末间隙,其密度进一步增加;另一方面,由于纳米晶粒本身就具有极大的表面自由能,若进一步增大压制压力,通颗粒会发生塑性变形且表面自由能进一步增大,熔点则进一步被降低。这就使得其在较低温度下就能够有效浸润W颗粒。

在钨铜复合材料球磨过程中,随着球磨时间的延长,就不避免地会带来杂质金属元素,真空烧结可有效排除杂质元素或其氧化物,起到提纯的作用;另外,真空烧结还有利于排除吸附气体(孔隙中残留气体以及反应气体产物),对促进烧结后期的收缩作用明显。此外,在烧结到一定温度时候应该对炉体充如惰性气体进行保护。但是,充入惰性气体的时机是一个至关重要的问题。若充入时间过早,材料表面铜颗粒没有完全熔化和封闭表面,氩气便会通过颗粒之间的缝隙进入材料体内填充原本被抽成真空的孔洞,增大液态铜在对钨颗粒间隙进行浸润与填塞时的阻力,并在铜熔化并封闭材料表面后形成气孔;若充入时间过晚,材料表面已经产生了裂纹,再充入惰性气体也就错过了最好时机。最佳的时机应该是当表面铜已经大部分熔化并封闭表面,而温度却又没有高到发的程度。这时候充入惰性气体能够降低引起液相Cu的扩散的驱动力,  保持材料内部铜含量的稳定。

钨铜电极

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钨铜电极烧结性能的内部影响因素

钨铜材料不但具有钨高硬度、高强度、高熔点、高密度、低热膨胀系数以及优良的耐磨耐蚀性,还具有铜良好的可塑性和优良的导电导热性,因而在电接触材料以及电极材料领域有着较为广泛的运用。但是由于二者的熔点和理化性质相差很大且完全不互溶,在制备工艺方面一般只能采用粉末冶金的方法,这也使得钨铜材料的应用范围受到了很大的限制。目前主要的制备钨铜复合材料主要方式是对W-Cu复合粉末进行高能球磨、压制、烧结,通过分析粉末本身粒度及组成和杂质所带来的对烧结性能的影响,从而更好地控制各项参数以达到高性能的钨铜电极产品。

一般来说,在制备钨铜电极材料的过程中,为了提高压坯的成型效果,会加入一些化学助剂,如无水乙醇、硬脂酸等。这些助剂会在后续的烧结工序中直接挥发或分解,在颗粒间形成气孔。当烧结温度不断升高,液相Cu流动性变差,气体没有完全逸出形成封闭的孔隙,从而影响钨铜电极的致密度。此外这些助剂还很可能分解形成一些C、H、O等杂质元素,其直径较小,在合金中有很强的扩展能力,因而比较容易在晶界、相界等能量较高的位置发生偏聚,甚至生成脆生相,使合金在断裂过程中的沿晶断裂数目增加,降低了整体的性能。

对于粉末粒度来说,当粉末的晶粒尺寸小到一定程度时,粉末烧结温度下降,比表面积增加,烧结活性增强,利于粉末的合金化。当粉末粒度达到纳米级别时,粉末扩散大大提高,致密化过程加快,同时也可加大最终钨铜电极的致密度。有实验表明,在一定烧结温度和保温时间下,烧结体中的W颗粒尺寸会随着球磨时间的增大而增大。这是由于W颗粒尺寸变小是W在Cu中的溶解度增大所致。此外,由于球磨过程中反复地冷焊、破碎,晶格发生了严重的畸变,从而贮能升高,导致W在Cu中溶解度升高。

钨铜电极

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钨粉应用于聚能射孔弹

石油聚能射孔弹的破甲性能受到壳体内腔结构、炸药性能、药型罩结构、药型罩材料等众多因素的影响。药型罩被称为射孔弹的心脏,药型罩对射孔弹穿深性能的影响至关重要。国内外对于提高射孔弹穿深性能的研究大部分都集中在药型罩几何结构、制备材料、制造工艺等方面。药型罩的制备材料是聚能效应能量的最终载体,其性能的优劣对射流的质量,如连续射流长度、射流密度、射流速度等重要参数产生直接影响。要提高射孔弹的破甲性能,药型罩所采用的制备材料的密度越高,声速越大,延展性越好,越有利于射流的充分拉长,药型罩的破碎性、侵彻力、渗透率等主要指标也随之提高。金属钨因具有较高的声速(4.03 km/s)和较高的材料密度(19.35 g/cm3),是行业内最主要的药型罩制备材料,国内外大部分射孔弹的药型罩都含有不同比例的钨粉。 
 
钨粉的主要性能包括化学成分、粒度分布、密度、形貌等。这些物理化学性能对药型罩的破甲性能产生各种影响,进而影响射孔弹的破甲性能。药型罩属于多孔材料,孔隙度是影响多孔材料所形成射流稳定性的重要指标,合适的孔隙度可以延长聚能射流的断裂时间,使射流得到充分拉长,提高射流的稳定性和侵彻能力。药型罩的孔隙度很大程度上取决于原料粉末的粒度分布。
 
通过制备以不同粒度级配钨粉为基粉的混合粉末压制成药型罩进行静破甲性能对比测试,采用激光粒度分析仪对不同粒度分布的钨粉进行粒度分析,可以得出钨粉粒度分布对于射孔弹穿深性能的影响规律。
 
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钨粉加工工艺及企业管理现状

通过对部分钨粉加工企业的实地考察和总结分析,比较典型的钨粉加工工艺流程如图1 所示 , 生产原材料为仲钨酸铵 (Ammonium paratungstate,APT),APT经过煅烧生成氧化钨粉,然后通氢气在还原炉还原成钨粉,加入碳黑后在碳化炉进行碳化处理生成碳化钨粉。图1中,中间产品氧化钨粉和钨粉是后续工艺的原材料,也可以作为产品进行销售。从钨粉加工工艺流程和企业管理现状来分析,其生产计划与调度存在以下四个难点。
 
1)原料与成品种类较多,生产工艺比较复杂,各工艺阶段的设备产能有较大的差异,生产中的不确定性导致各加工计划之间的矛盾难以消除;同样加工期间的不确定性也会引起各工艺路线后续工序加工计划的改变。因此,生产计划必需考虑对这些生产不确定性的处置。
 
2)产品加工具有多品种、小批量和和多规格等特点,整个企业的生产是一个多工艺路线交叉构成的生产网络,往往在某些关键设备(如还原炉、碳化炉)出现多条工艺路线交汇问题,生产瓶颈不能依据单条工艺路线进行处理,使得计划与调度瓶颈问题的处理更加复杂和困难。
 
3)中间产品既作为后续生产的原材料,又可以作为产品来销售,如何保证产品的交货期和交货数量、同时要求中间库存最优,对各阶段订单如何设置和组合生产批量,这是一个十分复杂的多目标计划与调度优化问题,由于问题的目标与约束规模较大,理论问题和实际问题的解决的解决比较困难。
 
4)生产计划与调度的信息化管理水平较低:大部分钨粉加工企业具有先进的钨冶金生产设备和先进的化验检测设备,生产技术达到了国内外先进水平,但在生产计划与调度方面,由于受管理手段和技术的制约,各类信息不能及时有效地传送到制造中心,因此在制定计划时缺少足够的信息支持,往往优先考虑生产的均衡性,而对计划与调度的优化缺乏研究;对生产过程的掌握也不全面及时,对订单变更和紧急订单的处理,在线控制及快速反应能力较弱,一体化计划与调度的研究和应用亟待加强。
 
以上管理难点的制约成为生产计划与调度调度必须遵循的硬性条件,必须以计划为依据,以调度为灵魂,实现一体化管理。
 
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2024年1月份赣州钨协预测均价与下半月各大型钨企长单报价。

 

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