新型硬质合金模具材料市场应用广泛

硬质合金自本世纪20年代初由德国科学家发明以来,以其"widia"(似金刚石)的名称面市,并首先制作钨丝拉伸模得到工业应用,取代了当时价格昂贵的金刚石拉伸模。

“我国硬质合金起步虽晚,但发展迅速。”据国际模协秘书长、广东五金模具省站学科带头人罗百辉介绍,目前,硬质合金模具基本上已系列化和标准化。从近几年发展情况来看,我国硬质合金模具的研究和设计的理论已更深入也更科学,应用也更广泛。

罗百辉表示,在开发新型硬质合金材料上,前几年以铁镍代钻为热门。如湖南省冶金材料所开发的相当于YG、YG20、YG25的高强韧性硬质合金,在用于冷镦模、冷挤压模等方面收到较好的效果。天津硬质合金研究所也以铁镍代钻研制了相当YG(15-20)的硬质合金模具材料,在标准件的滚锻、钢球冷镦方面与YG20效果相当。

近几年来新的研究热门是细晶、超细晶,甚至纳米晶硬质合金和梯度硬质合金。梯度硬质合金又有成分梯度、组织结构梯度等,此外也有用金属熔液渗透处理方法来生产梯度硬质合金的,如梯度硬质合金顶锤等。

细晶和超细晶硬质合金也已面市,如细晶YGS拉丝模在拉制<φlmm的钢丝时,是一般拉丝模的3倍。

此外,还有镶铸、镶嵌硬质合金热作模具,在轧管与线材轧制方面取得了很好的效果。


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驱动生产力惠及硬质合金企业

衡东党建的巨大引擎,驱动生产力快速提升,推动全县企业大项目大上马,并惠及硬质合金企业。

今年一季度,衡东县重点项目完成投资3.32亿元,在全市各县(市)区中排名第一。金虎铜业废杂铜回收加工电解铜及铜材生产线,高精度硬质合金制品及深加工扩建,湘泵公司汽车发动机配套泵自动化生产线及技术中心改造,新辉陶瓷技改工程,10万平方米标准厂房建设,四方山——洣水旅游区开发等一批重点项目都在紧锣密鼓地建设中。


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国外硬质合金生产技术的发展特点

国外硬质合金生产技术近10年来发展较快,其主要特点是:

一、进一步完善和推广新工艺、新设备。例如喷雾干燥、球磨搅拌、热等静压和新型成形技术以及大型真空烧结炉等。同时开发了钨钴复合氧化物直接制取钨碳一钴化学混合料、化学生产毫微级钨碳一钴混合料、流化床制粒、真空热压、烧结热等静压、低压热等静压以及后续处理硬质合金等新技术,另外在硬质合金生产领域普遍应用电子计算机。

二、不断开发新产品。如超细合金、碳氮化钛基金属陶瓷合金、低钨少钽合金、新型钢结合金、二硼化钛基金属陶瓷合金等,不仅满足了工业发展的需要,而且对新技术领域的某些特殊需要起了重要作用。

三、镀层硬质合金发展迅速。不仅产量大幅度增加,而且已用于铣、削等重加工工序。目前镀层硬质合金刀具的产量已占切削刀具总产量的一半以上,一些先进厂家镀层硬质合金刀片已占可转位刀片的85%以上。同时镀层技术也有较大进展,不仅能制取多层(最多可达13层)镀层合金,而且成功地制取了金刚石、立方氮化硼等超硬镀层。另外在镀层基体方面,不仅研制成各种加工专用镀层基体,而且开发出带富钴层的镀层基体,从而明显地提高了镀层硬质合金的强度和其他性能。

四、硬质合金产品正在向小型化、精密化方向发展。国外厂家不断提高其产品精度,许多硬质合金模具尺寸精度已达到微米级,甚至达到超微米级。这标志着硬质合金工业已进入产品精密化阶段。


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硬质合金主要用途

1923年,德国的施勒特尔往碳化钨粉末中加进10%~20%的钴做粘结剂,发明了碳化钨和钴的新合金,硬度仅次于金刚石,这是世界上人工制成的第一种硬质合金。用这种合金制成的刀具切削钢材时,刀刃会很快磨损,甚至刃口崩裂。1929年美国的施瓦茨科夫在原有成分中加进了一定量的碳化钨和碳化钛的复式碳化物,改善了刀具切削钢材的性能。这是硬质合金发展史上的又一成就。

硬质合金具有硬度高、耐磨、强度和韧性较好、耐热、耐腐蚀等一系列优良性能,特别是它的高硬度和耐磨性,即使在500℃的温度下也基本保持不变,在1000℃时仍有很高的硬度。硬质合金广泛用作刀具材料,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。

硬质合金还可用来制作凿岩工具、采掘工具、钻探工具、测量量具、耐磨零件、金属磨具、汽缸衬里、精密轴承、喷嘴、五金模具(如拉丝模具、螺栓模具、螺母模具、以及各种紧固件模具,硬质合金的优良性能逐步替代了以前的钢铁模具)。

近二十年来,涂层硬质合金也问世了。1969年瑞典研制成功了碳化钛涂层刀具,刀具的基体是钨钛钴硬质合金或钨钴硬质合金,表面碳化钛涂层的厚度不过几微米,但是与同牌号的合金刀具相比,使用寿命延长了3倍,切削速度提高25%~50%。20世纪70年代已出现第四代涂层工具,可用来切削很难加工的材料。


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硬质合金刀具中高端市场的开拓

 目前,中国刀具企业通过不断地学习和战略规划,已经在市场上占据了半壁江山,但是,企业在发展过程中还是凸显出几个致命的问题,如果重视不够、处理不当,将会严重影响到企业的发展和前进。

现阶段,硬质合金刀具在发达国家已占刀具类型的主导地位,比重高达70%。而高速钢刀具却正以每年1%~2%的速度缩减,所占比例目前已降至30%以下。

同时,硬质合金切削刀具在我国也已经成为加工企业所需的主力刀具,被广泛地应用在汽车及零部件生产、模具制造、航空航天等重工业领域,但我国刀具企业却盲目地、大量地生产高速钢刀以及一些低档标准刀具,完全没有考虑到市场饱和度和企业所需,最终把具有高附加值、高科技含量的中高端刀具市场“拱手相让”给国外企业。

有资料显示,我国刀具目前的年销售额大约为145亿元,其中硬质合金刀具所占的比重不足25%,但国内制造业所需的硬质合金刀具已经占据刀具的50%以上,这种盲目生产已经严重满足不了国内制造业对硬质合金刀具日益增长的需求,从而形成了中高端市场的真空状态,最终被国外企业所占据。

2007年,我国生产的1.65万吨硬质合金中,有4500吨用于切削刀具生产上,数量上和日本相当。但制成刀具后的价值仅8亿美元,远不及日本的25亿美元,这充分说明国内硬质合金高效刀具的整体生产水平与国外仍有相当大的差距。所以,在国内企业不能满足市场需求的前提下,制造业的需求就不得不依靠大量进口来解决。有资料显示,主要外商在中国中高端刀具市场上的销售年增长率达30%,已超过国产刀具的年均增长水平。


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