一种硬质合金圆棒材的制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种硬质合金圆棒材的制备方法，其包括以下工艺步骤：a、制备硬质合金粉末；b、制备成型剂；c、制备硬质合金成型料；d、硬质合金圆棒材压制成型；e、排胶；f、一次烧结；g、二次烧结。通过上述工艺步骤设计，本发明能够有效地完成硬质合金圆棒材的生产制备，且所制备而成的硬质合金圆棒材合格率高且质量稳定。
【专利说明】
_种硬质合金圆棒材的制备方法
技术领域
[0001]本发明涉及硬质合金技术领域，尤其涉及一种硬质合金圆棒材的制备方法。
【背景技术】
[0002]硬质合金是由难熔金属的硬质化合物和粘结金属通过粉末冶金工艺制成的一种合金材料;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 °C的温度下也基本保持不变，在1000°C时仍有很高的硬度。凭借着上述优良性能，硬质合金被广泛地应用于刀具材料，如车刀、铣刀、刨刀、钻头、镗刀等。
[0003]对于硬质合金工具而言，其一般由硬质合金圆棒材加工而成，硬质合金圆棒材的质量直接影响硬质合金工具的质量;对于现有制备硬质合金圆棒材的工艺方法而言，在实际的生产制备过程中，其普遍存在硬质合金圆棒材合格率低且质量很难保证的缺陷。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于针对现有技术的不足而提供一种硬质合金圆棒材的制备方法，该硬质合金圆棒材的制备方法能够有效地完成硬质合金圆棒材的生产制备，且所制备而成的硬质合金圆棒材合格率高且质量稳定。
[0005]为达到上述目的，本发明通过以下技术方案来实现。
[0006]—种硬质合金圆棒材的制备方法，包括有以下工艺步骤，具体为:
a、制备硬质合金粉末:将WC粉、钴粉以及碳化铬粉置于球磨机中搅拌混合10小时，以获得硬质合金粉末，硬质合金粉末中WC粉、钴粉以及碳化铬粉三种物料的重量份依次为89.7%、10%、0.3%;
b、制备成型剂:先将1.5公斤丁钠橡胶、0.5公斤石蜡溶入于30升汽油菜籽油混合溶液中，汽油菜籽油混合溶液中汽油、菜籽油的体积份依次为75%、25%，而后将溶入有丁钠橡胶、石蜡的汽油菜籽油混合溶液置于粘液搅拌器中搅拌12小时，待搅拌结束后，于粘液搅拌器中静置24小时，以获得成型剂；
c、制备硬质合金成型料:将硬质合金粉末、成型剂置于行星搅拌机中连续搅拌12小时，以获得硬质合金成型料，硬质合金成型料中的硬质合金粉末的重量为55公斤，硬质合金成型料中的成型剂为步骤b所制备而成的成型剂且由1.5公斤丁钠橡胶、0.5公斤石蜡以及30升汽油菜籽油混合溶液组成；
d、硬质合金圆棒材压制成型:将硬质合金成型料倒入至压制成型模具内，并通过100吨油压机进行加压，以获得硬质合金圆棒材;其中，压制成型模具包括有分别呈竖向布置的左侧挡板、位于左侧挡板右端侧的右侧挡板，左侧挡板与右侧挡板平行间隔布置，左侧挡板的前端边缘部与右侧挡板的前端边缘部之间装设有呈竖向布置的前侧挡板，左侧挡板的后端边缘部与右侧挡板的后端边缘部之间装设有呈竖向布置的后侧挡板，左侧挡板前端边缘部的上端部、前侧挡板的上端部、右侧挡板前端边缘部的上端部通过锁紧螺丝依次螺接，左侧挡板前端边缘部的下端部、前侧挡板的下端部、右侧挡板前端边缘部的下端部通过锁紧螺丝依次螺接，左侧挡板后端边缘部的上端部、后侧挡板的上端部、右侧挡板后端边缘部的上端部通过锁紧螺丝依次螺接，左侧挡板后端边缘部的下端部、后侧挡板的下端部、右侧挡板后端边缘部的下端部通过锁紧螺丝依次螺接；
左侧挡板、右侧挡板、前侧挡板、后侧挡板共同围装成压制成型腔室，压制成型腔室的底部嵌装有呈水平横向布置的下底板，下底板的上端侧装设有嵌装于压制成型腔室内的压制成型下模，压制成型下模的下表面与下底板的上表面触接，左侧挡板、右侧挡板的上端侧装设有压制成型上模，压制成型上模包括有上模压制成型部，上模压制成型部嵌装于压制成型腔室内，上模压制成型部的上端部设置有朝左侧凸出延伸的左侧限位块、朝右侧凸出延伸的右侧限位块，当压制成型上模完全闭合时，左侧限位块与左侧挡板的上表面触接，右侧限位块与右侧挡板的上表面触接；
压制成型下模的上表面开设有横截面呈半圆形状且沿着前后方向完全贯穿的下模成型槽，压制成型上模的上模压制成型部的下表面开设有横截面呈半圆形状且沿着前后方向完全贯穿的上模成型槽，在往压制成型模具内倒入硬质合金成型料的过程中，硬质合金成型料倒入至压制成型腔室内，且硬质合金成型料位于压制成型下模与压制成型上模之间；
e、排胶:将硬质合金圆棒材放入至真空烧结炉中，真空烧结炉的烧结腔室充入氢气，且真空烧结炉在氢气气氛中以35度/小时的升温速度升温到550度，保温2小时后硬质合金圆棒材随炉冷却至室温；
f、一次烧结:待硬质合金圆棒材随炉冷却至室温后，对真空烧结炉的烧结腔室进行抽真空处理且真空烧结炉的烧结腔室的真空度保持在0.4Torr以上，于此同时，真空烧结炉以100度/小时的升温速度升温到750度，保温半小时后硬质合金圆棒材随炉冷却至室温；
g、二次烧结:待硬质合金圆棒材一次烧结完毕后，真空烧结炉以500度/小时的升温速度升温到1500度，同时烧结腔室的真空度保持在0.4Torr以上，保温I小时后硬质合金圆棒材随炉冷却至室温，而后出炉。
[0007]其中，于所述步骤e中，待硬质合金圆棒材随炉冷却至室温后，将硬质合金圆棒材从真空烧结炉取出，通过观察硬质合金圆棒材的表面以判断硬质合金圆棒材表面是否存在缺陷，且通过取样观察硬质合金圆棒材样品内部结构以判断硬质合金圆棒材内部是否存在缺陷。
[0008]其中，所述左侧挡板前端边缘部的中部、所述前侧挡板的中部、所述右侧挡板前端边缘部的中部分别开设有前侧定位孔，左侧挡板前端边缘部的前侧定位孔、前侧挡板的前侧定位孔、右侧挡板前端边缘部的前侧定位孔轴向依次对齐，前侧挡板配装有前侧定位销，前侧定位销依次嵌插于左侧挡板前端边缘部的前侧定位孔、前侧挡板的前侧定位孔、右侧挡板前端边缘部的前侧定位孔内。
[0009]其中，所述左侧挡板后端边缘部的中部、所述后侧挡板的中部、所述右侧挡板后端边缘部的中部分别开设有后侧定位孔，左侧挡板后端边缘部的后侧定位孔、后侧挡板的后侧定位孔、右侧挡板后端边缘部的后侧定位孔轴向依次对齐，后侧挡板配装有后侧定位销，后侧定位销依次嵌插于左侧挡板后端边缘部的后侧定位孔、后侧挡板的后侧定位孔、右侧挡板后端边缘部的后侧定位孔内。
[0010]其中，当所述压制成型上模完全闭合时，压制成型上模的下端与所述压制成型上模的上端存在0.4mm的间隙。
[0011]本发明的有益效果为:本发明所述的一种硬质合金圆棒材的制备方法，其包括以下工艺步骤:a、制备硬质合金粉末;b、制备成型剂;C、制备硬质合金成型料;d、硬质合金圆棒材压制成型;e、排胶;f、一次烧结;g、二次烧结。通过上述工艺步骤设计，本发明能够有效地完成硬质合金圆棒材的生产制备，且所制备而成的硬质合金圆棒材合格率高且质量稳定。
【附图说明】
[0012]下面结合附图来对本发明进行说明，但是附图中的实施例并不构成对本发明的限制。
[0013]图1为本发明的压制成型模具的结构示意图。
[0014]图2为图1的分解示意图。
[0015]图3为本发明的压制成型模具的剖面示意图。
[0016]图4为本发明的压制成型模具另一位置的剖面示意图。
[0017]在图1至图4中包括有:
I——左侧挡板2——右侧挡板
3一一前侧挡板4一一后侧挡板
5一一锁紧螺丝6—一下底板
7—一压制成型下模 71一一下模成型槽
8--压制成型上模 81--上模压制成型部
811——上模成型槽 82——左侧限位块 83——右侧限位块 91——前侧定位销 92 后侧定位销。
【具体实施方式】
[0018]下面结合具体的实施方式来对本发明进行说明。
[0019]—种硬质合金圆棒材的制备方法，包括有以下工艺步骤，具体为:
a、制备硬质合金粉末:将WC粉、钴粉以及碳化铬粉置于球磨机中搅拌混合10小时，以获得硬质合金粉末，硬质合金粉末中WC粉、钴粉以及碳化铬粉三种物料的重量份依次为89.7%、10%、0.3%;
b、制备成型剂:先将1.5公斤丁钠橡胶、0.5公斤石蜡溶入于30升汽油菜籽油混合溶液中，汽油菜籽油混合溶液中汽油、菜籽油的体积份依次为75%、25%，而后将溶入有丁钠橡胶、石蜡的汽油菜籽油混合溶液置于粘液搅拌器中搅拌12小时，待搅拌结束后，于粘液搅拌器中静置24小时，以获得成型剂；
c、制备硬质合金成型料:将硬质合金粉末、成型剂置于行星搅拌机中连续搅拌12小时，以获得硬质合金成型料，硬质合金成型料中的硬质合金粉末的重量为55公斤，硬质合金成型料中的成型剂为步骤b所制备而成的成型剂且由1.5公斤丁钠橡胶、0.5公斤石蜡以及30升汽油菜籽油混合溶液组成；
d、硬质合金圆棒材压制成型:将硬质合金成型料倒入至压制成型模具内，并通过100吨油压机进行加压，以获得硬质合金圆棒材;其中，如图1至图4所示，压制成型模具包括有分别呈竖向布置的左侧挡板1、位于左侧挡板I右端侧的右侧挡板2，左侧挡板I与右侧挡板2平行间隔布置，左侧挡板I的前端边缘部与右侧挡板2的前端边缘部之间装设有呈竖向布置的前侧挡板3，左侧挡板I的后端边缘部与右侧挡板2的后端边缘部之间装设有呈竖向布置的后侧挡板4，左侧挡板I前端边缘部的上端部、前侧挡板3的上端部、右侧挡板2前端边缘部的上端部通过锁紧螺丝5依次螺接，左侧挡板I前端边缘部的下端部、前侧挡板3的下端部、右侧挡板2前端边缘部的下端部通过锁紧螺丝5依次螺接，左侧挡板I后端边缘部的上端部、后侧挡板4的上端部、右侧挡板2后端边缘部的上端部通过锁紧螺丝5依次螺接，左侧挡板I后端边缘部的下端部、后侧挡板4的下端部、右侧挡板2后端边缘部的下端部通过锁紧螺丝5依次螺接；
左侧挡板1、右侧挡板2、前侧挡板3、后侧挡板4共同围装成压制成型腔室，压制成型腔室的底部嵌装有呈水平横向布置的下底板6，下底板6的上端侧装设有嵌装于压制成型腔室内的压制成型下模7，压制成型下模7的下表面与下底板6的上表面触接，左侧挡板1、右侧挡板2的上端侧装设有压制成型上模8，压制成型上模8包括有上模压制成型部81，上模压制成型部81嵌装于压制成型腔室内，上模压制成型部81的上端部设置有朝左侧凸出延伸的左侧限位块82、朝右侧凸出延伸的右侧限位块83，当压制成型上模8完全闭合时，左侧限位块82与左侧挡板I的上表面触接，右侧限位块83与右侧挡板2的上表面触接；
压制成型下模7的上表面开设有横截面呈半圆形状且沿着前后方向完全贯穿的下模成型槽71，压制成型上模8的上模压制成型部81的下表面开设有横截面呈半圆形状且沿着前后方向完全贯穿的上模成型槽811，在往压制成型模具内倒入硬质合金成型料的过程中，硬质合金成型料倒入至压制成型腔室内，且硬质合金成型料位于压制成型下模7与压制成型上模8之间；
e、排胶:将硬质合金圆棒材放入至真空烧结炉中，真空烧结炉的烧结腔室充入氢气，且真空烧结炉在氢气气氛中以35度/小时的升温速度升温到550度，保温2小时后硬质合金圆棒材随炉冷却至室温；
f、一次烧结:待硬质合金圆棒材随炉冷却至室温后，对真空烧结炉的烧结腔室进行抽真空处理且真空烧结炉的烧结腔室的真空度保持在0.4Torr以上，于此同时，真空烧结炉以100度/小时的升温速度升温到750度，保温半小时后硬质合金圆棒材随炉冷却至室温；
g、二次烧结:待硬质合金圆棒材一次烧结完毕后，真空烧结炉以500度/小时的升温速度升温到1500度，同时烧结腔室的真空度保持在0.4Torr以上，保温I小时后硬质合金圆棒材随炉冷却至室温，而后出炉。
[0020]需进一步解释，为避免存在缺陷的硬质合金圆棒材进行后续的一次烧结、二次烧结，本发明于步骤e中增设相应的检查工序，具体为:待硬质合金圆棒材随炉冷却至室温后，将硬质合金圆棒材从真空烧结炉取出，通过观察硬质合金圆棒材的表面以判断硬质合金圆棒材表面是否存在缺陷，且通过取样观察硬质合金圆棒材样品内部结构以判断硬质合金圆棒材内部是否存在缺陷。
[0021]需进一步指出，如图1至图3所示，为保证左侧挡板1、前侧挡板3、右侧挡板2快速定位安装，本发明采用下述定位结构设计，具体为:左侧挡板I前端边缘部的中部、前侧挡板3的中部、右侧挡板2前端边缘部的中部分别开设有前侧定位孔，左侧挡板I前端边缘部的前侧定位孔、前侧挡板3的前侧定位孔、右侧挡板2前端边缘部的前侧定位孔轴向依次对齐，前侧挡板3配装有前侧定位销91，前侧定位销91依次嵌插于左侧挡板I前端边缘部的前侧定位孔、前侧挡板3的前侧定位孔、右侧挡板2前端边缘部的前侧定位孔内。
[0022]同样的，如图1至图3所示，为保证左侧挡板1、后侧挡板4、右侧挡板2快速定位安装，本发明采用下述定位结构设计，具体为:左侧挡板I后端边缘部的中部、后侧挡板4的中部、右侧挡板2后端边缘部的中部分别开设有后侧定位孔，左侧挡板I后端边缘部的后侧定位孔、后侧挡板4的后侧定位孔、右侧挡板2后端边缘部的后侧定位孔轴向依次对齐，后侧挡板4配装有后侧定位销92，后侧定位销92依次嵌插于左侧挡板I后端边缘部的后侧定位孔、后侧挡板4的后侧定位孔、右侧挡板2后端边缘部的后侧定位孔内。
[0023]为避免压制成型上模8与压制成型下模7闭合时出现碰撞，本发明采用下述结构设计，具体为:当压制成型上模8完全闭合时，压制成型上模8的下端与压制成型上模8的上端存在0.4mm的间隙。
[0024]需进一步解释，对于本发明的硬质合金粉末而言，其添加有碳化铬，碳化铬能够确保硬质合金圆棒材的晶粒度以及晶粒分布。另外，本发明对硬质合金圆棒材依次进行一次烧结、二次烧结，通过两次烧结工序，本发明能够有效地提高硬质合金圆棒材的合格率以及产品质量。
[0025]需进一步指出，在通过压制成型模具完成硬质合金圆棒材压制成型的过程中，硬质合金成型料倒入至压制成型上模8与压制成型下模7之间，压制成型上模8在100吨油压机的加压作用下而下移，压制成型上模8与压制成型下模7相配合并挤压压制成型腔室内的硬质合金成型料，且压制成型上模8在100吨油压机的加压作用下而完全闭合，左侧限位块82、右侧限位块83用于对压制成型上模8进行限位，避免压制成型上模8与压制成型下模7发生碰撞。其中，由于上模成型槽811、下模成型槽71的横截面分别呈半圆形状，上模成型槽811与下模成型槽71可以拼合成一圆形结构，以实现对硬质合金成型料定型。
[0026]综合上述情况可知，通过上述结构设计，本发明能够有效地完成硬质合金圆棒材的生产制备，且所制备而成的硬质合金圆棒材合格率高且质量稳定。
[0027]以上内容仅为本发明的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本发明的思想，在【具体实施方式】及应用范围上均会有改变之处，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
【主权项】
1.一种硬质合金圆棒材的制备方法，其特征在于，包括有以下工艺步骤，具体为: a、制备硬质合金粉末:将WC粉、钴粉以及碳化铬粉置于球磨机中搅拌混合10小时，以获得硬质合金粉末，硬质合金粉末中WC粉、钴粉以及碳化铬粉三种物料的重量份依次为89.7%、10%、0.3%; b、制备成型剂:先将1.5公斤丁钠橡胶、0.5公斤石蜡溶入于30升汽油菜籽油混合溶液中，汽油菜籽油混合溶液中汽油、菜籽油的体积份依次为75%、25%，而后将溶入有丁钠橡胶、石蜡的汽油菜籽油混合溶液置于粘液搅拌器中搅拌12小时，待搅拌结束后，于粘液搅拌器中静置24小时，以获得成型剂； c、制备硬质合金成型料:将硬质合金粉末、成型剂置于行星搅拌机中连续搅拌12小时，以获得硬质合金成型料，硬质合金成型料中的硬质合金粉末的重量为55公斤，硬质合金成型料中的成型剂为步骤b所制备而成的成型剂且由1.5公斤丁钠橡胶、0.5公斤石蜡以及30升汽油菜籽油混合溶液组成； d、硬质合金圆棒材压制成型:将硬质合金成型料倒入至压制成型模具内，并通过100吨油压机进行加压，以获得硬质合金圆棒材;其中，压制成型模具包括有分别呈竖向布置的左侧挡板(I)、位于左侧挡板(I)右端侧的右侧挡板(2)，左侧挡板(I)与右侧挡板(2)平行间隔布置，左侧挡板(I)的前端边缘部与右侧挡板(2)的前端边缘部之间装设有呈竖向布置的前侧挡板(3)，左侧挡板(I)的后端边缘部与右侧挡板(2)的后端边缘部之间装设有呈竖向布置的后侧挡板(4)，左侧挡板(I)前端边缘部的上端部、前侧挡板(3)的上端部、右侧挡板(2)前端边缘部的上端部通过锁紧螺丝(5)依次螺接，左侧挡板(I)前端边缘部的下端部、前侧挡板(3)的下端部、右侧挡板(2)前端边缘部的下端部通过锁紧螺丝(5)依次螺接，左侧挡板(1)后端边缘部的上端部、后侧挡板(4)的上端部、右侧挡板(2)后端边缘部的上端部通过锁紧螺丝(5)依次螺接，左侧挡板(I)后端边缘部的下端部、后侧挡板(4)的下端部、右侧挡板(2)后端边缘部的下端部通过锁紧螺丝(5)依次螺接； 左侧挡板(I)、右侧挡板(2)、前侧挡板(3)、后侧挡板(4)共同围装成压制成型腔室，压制成型腔室的底部嵌装有呈水平横向布置的下底板(6)，下底板(6)的上端侧装设有嵌装于压制成型腔室内的压制成型下模(7)，压制成型下模(7)的下表面与下底板(6)的上表面触接，左侧挡板(I)、右侧挡板(2)的上端侧装设有压制成型上模(8)，压制成型上模(8)包括有上模压制成型部(81)，上模压制成型部(81)嵌装于压制成型腔室内，上模压制成型部(81)的上端部设置有朝左侧凸出延伸的左侧限位块(82)、朝右侧凸出延伸的右侧限位块(83)，当压制成型上模(8)完全闭合时，左侧限位块(82)与左侧挡板(I)的上表面触接，右侧限位块(83)与右侧挡板(2)的上表面触接； 压制成型下模(7)的上表面开设有横截面呈半圆形状且沿着前后方向完全贯穿的下模成型槽(71)，压制成型上模(8)的上模压制成型部(81)的下表面开设有横截面呈半圆形状且沿着前后方向完全贯穿的上模成型槽(811)，在往压制成型模具内倒入硬质合金成型料的过程中，硬质合金成型料倒入至压制成型腔室内，且硬质合金成型料位于压制成型下模(7)与压制成型上模(8)之间； e、排胶:将硬质合金圆棒材放入至真空烧结炉中，真空烧结炉的烧结腔室充入氢气，且真空烧结炉在氢气气氛中以35度/小时的升温速度升温到550度，保温2小时后硬质合金圆棒材随炉冷却至室温； f、一次烧结:待硬质合金圆棒材随炉冷却至室温后，对真空烧结炉的烧结腔室进行抽真空处理且真空烧结炉的烧结腔室的真空度保持在0.4Torr以上，于此同时，真空烧结炉以100度/小时的升温速度升温到750度，保温半小时后硬质合金圆棒材随炉冷却至室温； g、二次烧结:待硬质合金圆棒材一次烧结完毕后，真空烧结炉以500度/小时的升温速度升温到1500度，同时烧结腔室的真空度保持在0.4Torr以上，保温I小时后硬质合金圆棒材随炉冷却至室温，而后出炉。2.根据权利要求1所述的一种硬质合金圆棒材的制备方法，其特征在于:于所述步骤e中，待硬质合金圆棒材随炉冷却至室温后，将硬质合金圆棒材从真空烧结炉取出，通过观察硬质合金圆棒材的表面以判断硬质合金圆棒材表面是否存在缺陷，且通过取样观察硬质合金圆棒材样品内部结构以判断硬质合金圆棒材内部是否存在缺陷。3.根据权利要求2所述的一种硬质合金圆棒材的制备方法，其特征在于:所述左侧挡板(I)前端边缘部的中部、所述前侧挡板(3)的中部、所述右侧挡板(2)前端边缘部的中部分别开设有前侧定位孔，左侧挡板(I)前端边缘部的前侧定位孔、前侧挡板(3)的前侧定位孔、右侧挡板(2)前端边缘部的前侧定位孔轴向依次对齐，前侧挡板(3)配装有前侧定位销(91)，前侧定位销(91)依次嵌插于左侧挡板(I)前端边缘部的前侧定位孔、前侧挡板(3)的前侧定位孔、右侧挡板(2)前端边缘部的前侧定位孔内。4.根据权利要求3所述的一种硬质合金圆棒材的制备方法，其特征在于:所述左侧挡板(I)后端边缘部的中部、所述后侧挡板(4)的中部、所述右侧挡板(2)后端边缘部的中部分别开设有后侧定位孔，左侧挡板(I)后端边缘部的后侧定位孔、后侧挡板(4)的后侧定位孔、右侧挡板(2)后端边缘部的后侧定位孔轴向依次对齐，后侧挡板(4)配装有后侧定位销(92)，后侧定位销(92)依次嵌插于左侧挡板(I)后端边缘部的后侧定位孔、后侧挡板(4)的后侧定位孔、右侧挡板(2)后端边缘部的后侧定位孔内。5.根据权利要求3所述的一种硬质合金圆棒材的制备方法，其特征在于:当所述压制成型上模(8)完全闭合时，压制成型上模(8)的下端与所述压制成型上模(8)的上端存在0.4mm的间隙。
【文档编号】B22F3/04GK105838958SQ201610320409
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2016年5月16日
【发明人】钟守炎, 陈勇志, 叶静, 何伟锋
【申请人】东莞理工学院