硬质合金废料回收活动的开展

当用于制造硬质合金的原料仲钨酸铵（APT）粉的价格从2005年初的每吨125美元狂涨到如今的每吨约280美元之际，由刀具制造商发起的硬质合金废料回收活动也开展得有声有色。

在总部位于美国宾夕法尼亚州拉特罗比的肯纳金属公司的网站上，访问者可以查询到回收硬质合金废料的最新报价（目前的报价是6.75～7.00美元/磅），并可以安排将报废的硬质合金刀具送到公司位于北卡罗莱纳州亨德森的制造工厂（从国外用户回收的硬质合金则送至位于德国埃森市的制造厂）。回收的硬质合金中必须不含陶瓷、金属陶瓷和钢，并应装入密闭容器中运输（重量不超过1000磅）。回收材料的价值可以现金、货款扣减或更换新刀具的方式返还给用户。

肯纳公司的高级产品经理Pankaj Khare表示，硬质合金回收活动受到广大用户——包括从小型加工车间直到大型制造商（如福特、通用汽车、波音等）——的普遍欢迎，“用户喜欢这个创意，喜欢这种观念，”Pankaj说，“回收活动促进了用户生产力的提高，因为它可使用户了解他们产生了多大数量的硬质合金废料，以便对供应链进行更有效的管理，采用适当的系统工艺，并使用户可以收回一部分费用。”

硬质合金锯片包含齿形、角度、齿数、锯片厚度、锯片直径、硬质合金种类等多数参数，这些参数决定着锯片的加工能力和切削性能。选择锯片时要根据需要正确选用锯片参数。

齿形，常用的齿形有平齿、钭齿、梯形齿、倒梯形齿等。平齿运用最广泛，主要用于普通木材的锯切，这种齿形比较简单、锯口比较粗糙，在开槽工艺操作时平齿能使槽底平整。钭齿锯切锯口质量比较好，适合锯切各种人造板、贴面板。梯形齿适合锯切贴面板、防火板，可获得较高的锯切质量。倒梯形齿常用于底槽锯片。

锯齿的角度就是锯齿在切削时的位置。锯齿的角度影响着切削的性能效果。对切削影响最大的是前角γ、后角α、楔角β。前角γ是锯齿的切入角，前角越大切削越轻快，前角一般在10-15°之间。后角是锯齿与已加工表面的之间的夹角，其作用是防止锯齿与已加工表面发生摩擦，后角越大则摩擦越小，加工的产品越光洁。硬质合金锯片的后角一般取值15°。楔角是由前角和后角派生出来的。但楔角不能过小，它起着保持据齿的强度、散热性、耐用度的作用。前角γ、后角α、楔角β三者之和等于90°。

硬质合金涂层最常用的方法是高温化学气相沉积法(简称HTCVD法)，是在常压或负压的沉积系统中，将纯净的H2、CH4、N2、TiCl4、AlCl3、CO2等气体或蒸气，按沉积物的成分，将其中的有关气体，按一定配比均匀混合，依次涂到一定温度(一般为1000℃～1050℃)的硬质合金刀片表面，即在刀片表面沉积TiC、TiN、Ti(C，N)或Al2O3或它们的复合涂层。反应方程式概括如下：

TiCl4+CH4+H2→TiC+4HCl+H2
TiCl4+½N2+2H2→TiN+4HCl
TiCl4+CH4+½N2+H2→Ti(C，N)+4HCl+H2
2A1Cl3+3CO2+3H2→Al2O3+3CO+6HCl

用PCVD(等离子体化学气相沉积)法在硬质合金刀片表面进行涂层也得到应用，因涂层工艺温度较低(700°～800°)，故刀片的抗弯强度降低的幅度较小，对铣刀片比较适宜。

硬质合金的主要性能

硬质合金性能主要是指硬度、耐磨性和热硬性，其硬度可维持到800~1000℃而无显著降低。这是由于构成硬质合金的主要成份—碳化钨（WC）和碳化钛（TiC）有很高的硬度、耐磨性和热稳定性的缘故。此外硬质合金还具有抗蚀性、抗氧化性和热膨胀系数比钢低等特点。但与工具钢相比，它的主要缺点是抗弯强度低，脆性大（韧性约为淬火钢的1/2~1/3）。故在保管、镶焊和使用过程中，要避免碰撞和冲击。由于硬质合金的热导性很差（尤其是YT类硬质合金的），在室温下几乎没有塑性，因此在磨削和焊接时，急热和骤冷都会使硬质合金表面形成很大的热应力，甚至产生裂纹。因为硬质合金的硬度很高（相当于68HRC以上）不能采用一般的切削的加工方法，只能采用电加工（例如电火花、线切割、导电磨削等）或用专门的砂轮磨削。因此都是将一定规格的硬质合金制品钎焊、粘结或机械卡装在钢制的刀体或模具体上使用。

两类合金相比，钨钴钛合金因含有碳化钛，故耐磨性、热硬性高、但抗弯强度、韧性和热导性比钨钴合金低。冷镦工艺中使用的硬质合金模，大都采用钨钴合金。

整体硬质合金刀具在航空航天业、模具制造业、汽车制造业、机床制造业等领域得到越来越广泛的应用，尤其是在高速切削领域占有越来越重要的地位。在高速切削领域，由于对刀具安全性、可靠性、耐用度的高标准要求，整体硬质合金刀具内在和表面的质量要求也更加严格。而随着硬质合金棒材尤其是超细硬质合金材质内在质量的不断提高，整体硬质合金刀具表面的质量情况越来越受到重视。

众所周知，硬质合金刀具的使用寿命除了与其耐磨性有关外，也常常表现在崩刃、断刃、断裂等非正常失效方面，磨削后刀具的磨削裂纹等表面缺陷则是造成这种非正常失效的重要原因之一。这些表面缺陷包括经磨削加工后暴露于表面的硬质合金棒料内部粉末冶金制造缺陷(如分层、裂纹、未压好、孔洞等)以及磨削过程中由于不合理磨削在磨削表面造成的磨削裂纹缺陷，而磨削裂纹则更为常见。这些磨削裂纹，采用肉眼、放大镜、浸油吹砂、体视显微镜和工具显微镜等常规检测手段往往容易造成漏检，漏检的刀具在使用时尤其是在高速切削场合可能会造成严重的后果，因此整体硬质合金刀具产品磨削裂纹缺陷的危害很大。因此对整体硬质合金刀具磨削裂纹的产生原因进行分析和探讨，并提出有效防止磨削裂纹的工艺改进措施具有很重要的现实意义。

硬质合金锯片是木制品加工最常用的刃具，硬质合金锯片的质量与加工产品的质量有密切关系。正确的合理地选用硬质合金锯片对于提高产品质量、缩短加工周期、减少加工成本具有重要的意义。

如何鉴别优质的硬质合金锯片？

硬质合金锯片由锯板和硬质合金锯齿两部分组成。硬质合金锯齿目前基本上是进口的，优质锯片所用的合金颗粒较厚、较大，因为这样的合金锯齿可经多次刃磨，使用寿命长，硬质合金的焊接质量也十分重要，焊缝要薄并且均匀，这样锯齿上能承受更大的切削力。锯片锯板的质量是十分重要的。因为锯片调整旋转，它既要传递切削力又要保持工作的稳定性。优良的锯片不仅具有静态几何尺寸和精确度，更重要的是它的动态特性。当锯片连续切削时，合金锯齿切削所产生的热会传导给锯板，使锯板的温度升高，优质的锯板在这种情况下还能保持表态的精度，而质差的锯片就会发生锯板翘曲，影响锯切精度。锯板的动态稳定性对于几片锯片成组使用的精况尤为重要。当多片锯设备使用一组不稳定的锯片又如何能保证纵向开料的质量。锯板和刀头是优质锯片不可分割的组成部分。

据选矿技术网报道，在江西省的赣北武宁县大湖塘、浮梁县相继发现了两个超百万的世界级特大钨矿，引起了世界的关注。

钨呈银白色，其熔点高达3400度。在高温下钨与碳气体反应生成具有重要的工业价值的坚硬难溶的碳化物，目前钨主要用于硬质合金、钨铁、钨加工材、物化学品等目前最新用在航空工业用作火箭喷嘴、喷管、离子火箭发动机的热离解器核子工程用钨作呈液态金属的容器，热离子交换器等。

钨矿石含钨量低，必须经过选矿富集成精矿才能作为冶炼的原料，按矿石类型分为黑钨矿选选矿和白钨矿选矿两大类型，钨矿的主要选矿方法是有手选、重介质选、重选、浮选、磁选、电选等等。黑钨矿以重选为主，白钨矿以浮选为主。

浮选工艺流程，半成品生产—碎石生产—浮选生产的过程，首先钨矿石经过PE颚式破碎机的破碎进行初步的碎石，再有球磨机进行深度破碎成粉磨  经过高频筛分选后和药水充分的混合，进入浮选重要的环节，经过充分的浮选达到尾矿，再次进行浮选会得到湿精矿，最后得到的湿精矿进入烘干机进行烘干，便得到就是干燥的钨精矿。


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德国WALTER公司推出的WoodtronicCNC5镶齿硬质合金圆锯片磨床是一台结构紧凑、外形优雅、性能优良的五轴联动锯片磨床，可以对硬质合金圆锯片刀齿的所有几何形状进行高精度的切削和重磨。机床床身为表面光洁、减振性能好的整体铸铁结构，优良的刚性和稳定性保证了加工的高精度和长寿命；机械和电气设计可满足最佳工作状态和要求，带全闭环控制的三坐标伺服电机具有综合测量、精确定位功能，让其强劲的功率确保系统运行，即敏捷可靠又便于维护；方便直观的显示和在线帮助具有瓦尔特视窗模式（WWW）的典型风格。

配有凹齿磨轴的WoodtronicCNC5首次实现了凹齿圆锯片的整体加工，一次装夹即可完成凹齿圆锯片齿顶和齿侧的全部磨削加工。

德国VOLLMER机床公司生产的CX100型硬质合金圆锯片齿顶齿面数控刃磨机床采用CNC四轴联动，为刃磨复杂齿形提供了基本条件。该机床的主要特点是刃磨时间短、加工精度高、结构精巧；PMC微处理控制系统为大部分加工应用创造条件；少量数据输入及图文支持的操作指导使操作更简便；齿顶或齿面的任何齿形可在一个加工循环内刃磨；可刃磨4种具有不同斜角和齿高的复杂齿形；每个刃磨表面的刃磨速度及刃磨行程均可无级调节；全封闭结构，可有效防尘，刃磨部位采用强化水冷，可满足刃磨精度的要求。

该硬质合金圆锯片磨床的加工范围：锯片外径80～500mm，厚度5mm，齿距7～10mm；工作速度：～18齿/min；刃磨速度为0.5～20mm/s。


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一般情况下，硬质合金凸模外形规则时，线切割加工常将预留连接部分（暂停点，即为使工件在第1次的粗割后不与毛坯完全分离而预留下的一小段切割轨迹线）留在平面位置上，大部分精割完毕后，对预留连接部分只做一次切割，以后再由钳工修磨平整，这样可减少硬质合金凸模在中走丝线切割上的加工费用。硬质合金凸模由于材料硬度高及形状狭长等特点，导致加工速度慢且容易变形，特别在其形状不规则的情况下，预留连接部分的修磨给钳工带来很大的难度。因此在中走丝线切割加工阶段可对工艺进行适当的调整，使外形尺寸精度达到要求，免除钳工装配前对暂停点的修磨工序。由于硬质合金硬度高，切割厚度大，导致加工速度慢，扭转变形严重，大部分外形加工及预留连接部分（暂停点）的加工均采取4次切割方式且两部分的切割参数和偏移量（Offset）均一致。第1次切割电极丝（钼丝）偏移量加大至0.15—0.18mm，以使工件充分释放内应力及完全扭转变形，在后面3次能够有足够余量进行精割加工，这样可使工件最后尺寸得到保证。

具体的工艺分析如下：

（1）预先在毛坯的适当位置用穿孔机或电火花成形机加工好Φ1.0—Φ1.5mm穿丝孔，穿丝孔中心与硬质合金凸模轮廓线间的引入切割线段长度选取5—10mm。

（2）凸模的轮廓线与毛坯边缘的宽度应至少保证在毛坯厚度的1/5。

（3）为后续切割预留的连接部分（暂停点）应选择在靠近工件毛坯重心部位，宽度选取3—4mm（取决于工件大小，）。

（4）为补偿扭转变形，将大部分的残留变形量留在第1次粗割阶段，增大偏移量至0.15—0.18mm。后续的3次采用精割方式，由于切割余量小，变形量也变小了。

（5）大部分外形4次切割加工完成后，将工件用压缩空气吹干，再用酒精溶液将毛坯端面洗净，凉干，然后用粘结剂或液态快干胶（通常采用502快干胶水）将经磨床磨平的厚度约0.3mm的金属薄片粘牢在毛坯上，再按原先4次的偏移量切割工件的预留连接部分（注意：切勿把胶水滴到工件的预留连接部分上，以免造成不导电而不能加工）。


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硬质合金薄刀具有极高的耐磨性，正确使用能提高切割质量，延长刀片的使用寿命，反之则容易导致刀片破碎，操作人员在使用时应注意以下事项：

一 选购及运输：

1. 选择硬质合金薄刀，表面光洁度一定达到镜面标准。因为纸板经过纵切机时，粘合剂往往未能完全固化，难免附着在刀片上，表面光洁的刀片，易于擦除干净，否则时间长了，刀面残留粘合剂固化后形成坚硬的胶垢，影响刀片切纸质量。
2. 由于硬质合金薄刀硬度高、脆性大，在搬运、保管及安装使用时切记轻拿轻放，水平放置，切忌与任何硬物发生冲击碰撞。

二 装刀

1. 硬质合金薄刀要与设备精度水平相选择匹配。精度低、速度慢的薄刀纵切机建议不要使用硬质合金钢刀，因为这类设备上，刀片往往因机械干扰而缩短寿命。装刀前务必检查刀盘运转端面跳动量是否正常（0.1mm以内），刀盘平整度是否符合标准。
2. 注意刀盘和刀片是否有异物，刀片、刀盘擦净后将刀装入刀盘。
3. 确认刀片、刀盘无异物且配合间隙正确后对角紧固压盘螺栓，授力均匀，松紧适度，切忌强硬装配、击打刀片、切忌刀片与下刀座发生干涉摩擦，否则将造成刀片破裂。
4. 建议在刀片与压盘间加装纸质垫圈，以缓冲刀片与压盘之间的强硬配合。