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硬质合金注射成形工艺的研究

李晓明  
【摘要】: 研究了硬质合金注射成形中经常遇到的几个问题,例如粘结剂的选择、缺陷和碳含量控制、烧结工艺等。研究结果表明: PW:79%;EVA:10%;HDPE:10%;SA:1%粘结剂体系满足硬质合金粉末(平均粒度为1.05μm)对MIM粘结剂的要求。粘结剂对硬质合金粉末的润湿性能好,喂料的流变性能好,粉末装载量可达58%。由该粘结剂制得的硬质合金注射成形喂料注射温度较低,注射坯可以用分步脱脂法脱脂。 YG8硬质合金国标抗弯样等试样的最佳注射温度、最佳注射压力和模温分别为130℃、110Mpa和35~40℃;刺刀座的最佳注射温度为130℃、注射压力为108Mpa、模温为38~42℃;通过以下步骤确定了无脱脂缺陷的理想热脱脂工艺:粘结剂各组元的热解数据+喂料的TGA-DTA 曲线+各个热解温度段末端点温度的保温实验数据得到理论预脱脂工艺曲线,然后经过实验、研究,得到最终的理想脱脂工艺。通过理论分析和实验摸索,得到了较理想的、无烧结缺陷的硬质合金MIM烧结工艺:采用炉内气压为65Pa的真空气氛,以10℃/min加热到650℃保温30min,然后以10℃/min加热到1100℃保温30min,再以6℃/min加热到1460℃保温60min,最后以10℃/min降低到600℃以降低制品内的残余热应力。 硬质合金喂料的混炼很容易造成喂料氧含量增加,这些氧和喂料中的碳会在后续工序中反应造成制品脱碳。为了既保证喂料均匀又不导致氧含量额外增加,本文作者得到了理想的混炼温度和混炼时间,分别为125℃和150min。脱脂气氛的选择不当也会引起脱碳。采用电解H_2脱脂,制品脱碳严重;高纯N_2气氛脱脂,样品几乎不脱碳。高纯N_2气氛下脱碳主要是由于样品中的C与O相互反应;电解H_2气氛下脱碳由气氛的露点决定的,露点越低脱碳趋势越小。此外,脱脂气氛的含氧量,露点以及脱脂温度和脱脂时间都影响制品的碳含量。合理地控制脱脂工艺可以有效地控碳。烧结时,在650℃保温30min可以使制品碳含量稍有回升。 制品组织均匀、WC颗粒排列紧密,性能优良,硬度、密度、抗弯强度分别 中南大学硕士学位论文 摘要 为 91HRA、14.7g。m-3、2450 N.mjn\均超过 German教授报道的注射成形 YGS 制品性能。 采用金属注射成形技术经济地生产出了形状复杂的硬质合金刺刀座,其性能 优良,可以达到用户的要求。MIM工艺生产硬质合金制品与传统PM法相比, 制品的尺寸精度较难控制。但是通过在研究和生产中不断改进、摸索,可以使尺 Z 寸精度大大提高。


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