1、混合料制备混合料制备一、前言 混合料制备是硬质合金生产的第一道工序，也是最重要的生产工序之一；混合料质量的好坏直接关系到硬质合金产品的内部材质与外观质量。 概念、概念、混合料制备是将各种难熔金属的碳化物、粘结金属及少量的抑制剂等粉末，通过配料计算、湿磨、干燥等工序过程，制备成有准确成份、配料组分均匀分布、粒度一定的粒状混合物的生产工艺过程。 混合料制备中通常使用的难熔金属碳化物有WC、WC-TiC固溶体，粘结金属主要是Co，抑制晶粒长粗的添加剂有Cr3C2、VC、TaC、NbC、TNC等。辅助工艺材料包括成型剂PEG（聚乙二醇）与石腊，湿磨介质通常采用酒精。 常用的成型剂类型常用的成型剂类型
2、成型剂是硬质合金制造过程中最重要、研究最多的工艺材料。由于成型方法多、成型剂原理不同，要求不同，种类也很多。挤压成型剂、注射成型剂、粉浆浇注成型剂等文献资料报导不少，但主要是关于原理和特性方面的陈述，真实的成份和组份各个企业都把它视作商业机密，几乎没有公开的。 模压成型剂相对简单一些，成熟一些，公开的程度也大一些。目前最常用的模压成型剂大致分为三大类，即橡胶、石蜡和PEG（聚乙二醇）。 橡胶特性：优点是成型压力低，压坯强度高，可以用于复杂制品成型。缺点是杂质含量高，易老化，不适合喷雾干燥，不宜于真空脱除，通常残留碳量高达（0.2-0.3）。目前只有一些中小型企业仍然还在使用橡胶成型剂用于生产中
3、低档产品、以及用于形状复杂的产品。用作橡胶成型剂的橡胶有：丁钠橡胶、丁苯橡胶、顺丁橡胶。在传统混合料生产工艺中一般选用橡胶作成型剂；人们习惯称之为橡胶工艺。混合料的生产分为两步、第一步是用酒精作介质，采用180立升滚筒式球磨机磨料；再用通蒸汽的振动干燥器生产不含成型剂的粉末混合料。然后在混合料中加入橡胶-汽油溶液经螺旋搅拌器搅拌混合均匀后，经蒸汽干燥柜进行干燥，最后擦碎-过筛、制粒，变成可供压制的混合料。 传统的混合料生产工艺因为其生产工艺流程较长，人为影响因素较多，生产过程不易控制，因而生产的混合料质量较差，是一种逐步被淘汰的生产方法。三、混合料两种生产工艺对比三、混合料两种生产工艺对比 现
4、代混合料生产工艺是一种生产工艺流程短、生产设备与生产工艺相互配套的科学合理的生产工艺。现代混合料生产工艺流程、 配料计算配料湿磨喷雾干燥混合料鉴定现代混合料生产工艺的特点、 生产工艺流程短；生产工艺技术与生产设备合理配套；主要的生产过程均在密闭的系统中进行；各个工艺参数都能进行准确的测控是现代混合料生产的主要特征。生产出来的混合料质量稳定、可靠，适合于生产高精度的数控刀片压坯的原料。三、混合料两种生产工艺对比三、混合料两种生产工艺对比四、四、 配料与湿磨配料与湿磨配料指令卡在原料库找到指令要求的原料根据指令要求的重量配料C黑、PEG、研磨棒、TaCTNC、 TWC、 Co粉、 WC在配料斗中配
5、制装入球磨机内根据指令卡加酒精加盖根据指令卡定时开始球磨过筛卸料喷雾干燥真空干燥振动过筛鉴定入库1.1.湿磨的作用湿磨的作用湿磨主要作用是将配制成固定成份的粉末原料通过该工艺过程使其具备有一定颗粒度，各组元均匀分布的混合料浆，湿磨过程对混合料所起的作用表现在下述四个方面。混合作用混合作用、混合料通常是由多种组份组成；而且各组分自身的密度、粒度也不尽相同；但要制得优质的硬质合金产品使用的原料混合料各组份必须均匀分布。通常是通过湿磨方法来实现。破碎作用破碎作用、混合料生产中所使用的原料粒度规格不相同。特别是其中的主要原料WC存在不少的团粒结构。同时粒度的大小也不相同。这不利于生产高质量的合金，湿磨
6、就能起到物料的破碎与粒度均化之作用。增氧作用、增氧作用、混合料在湿磨过程中与研磨体、球磨筒体相互之间激烈的碰撞与磨擦作用较易发生氧化作用。此外，湿磨过程中酒精中存在的水也间接的强化了这种增氧趋势。 防止湿磨过程的增氧作用方法有两个、一是冷却；二是选择恰当的生产工艺。湿磨过程的增氧不管采用什么防止措施增氧总是发生的，只不过是程度有所差别而已。300立升可倾斜式球磨机在正常运行状态下单位小时的增氧量导致的碳损失约为0.003%(wt%)。活化作用活化作用、球磨过程中由于球体、物料与筒体之间存在激烈的撞碰与磨擦，极易使粉末的晶格发生扭曲、畸变；粉末体内能增加；这种现象在强化球磨与搅拌球磨过程表现得尤
7、为明显。球磨过程中出现的活化现象有两种不同的看法、传统的观点认为它对烧结的收缩、致密化过程有利，称之为“活化烧结”；但在引进技术中认为这种“活化现象”对合金生产不利，它极易引起“夹粗”现象的发生，因而一般均不主张采用强化球磨与超时球磨的工艺方法生产混合料。 2. 2. 球磨筒转速球磨筒转速球磨过程使组元分布均匀和组元粒度细化，是通过研磨体之间相对碰撞和摩擦来实现的，选择适当的筒体转速可将研磨体碰撞与摩擦控制在最佳状态，此时的研磨效果也是最好的。传统的球磨理论认为、筒体在运动过程中将研磨体带到一定的高度后，研磨体自由滚动落下产生滚动研磨；筒体转速太高，研磨体附在筒体内壁上处于相对“静止”状态，此
8、时研磨体之间的碰撞与磨擦作用都较弱，研磨效果不好；而筒体转速太低时，研磨体与筒壁处在相对滑动的状态，研磨体之间相对碰撞作用大为削弱，研磨效果主要体现在研磨体与混合料之间的摩擦作用，其效果相对也很低。如何介定球磨筒的转速，一般都采用临界转速这一概念。 球磨筒转速球磨筒转速临界转速是使研磨体在球磨筒转动时，紧贴筒壁旋转的最低速度，可由下面公式计算确定、 N临界=42.4/D式中D球磨筒直径（米）。假设D=0.5m时，则临界转速计算得60转/分钟；通常在球磨机转速的设定中取其临界转速的75%左右为宜；采用转速为临界转速的75 %左右，则球被带到较高的位置往下落，这种研磨主要靠冲击作用而发生，称之为冲
9、击研磨，这种研磨速度不适宜于硬质合金粉末原料的研磨，合金粉末本身粒度较小，材质硬而碎，不需有多大的动静即可将物料磨碎，因而在湿磨工艺中通常采用临界转速的60%左右的转速作为筒体的实际转速。 300L与600L可倾斜式球磨机均采用0.75左右的临界转速为实际球磨机转速， 300L球磨机内径为680mm，筒体内部均布6根筋条，筒体转速约为35-36转/分；而600L内径为870mm，筒体内部也是均布6根筋条，筋条高度20mm，筒体转速为33-34转/分的筒体转速。3. 研磨体形状、规格、与装机总量影响 300L可倾斜式球磨机一改传统球状硬质合金研磨体为圆柱状硬质合金研磨体，这一改变对混合料研磨过程
10、起到良性变化。从理论上来讲，球与球相互碰撞接触为一个“点”；柱体之间相互接触则为一条“线”；作为研磨刃口而言，“点”与“线”是有相当区别的；首先“线”是由若干“点”集合而成；就研磨效率而言，柱状体研磨体明显高于球状研磨体；同时，柱状研磨体研磨刃口为一条线，在研磨过程中，有若干粉末个体被研磨，但最先研磨到的必然是那些粒度粗的个体，这样一来粗颗粒物料被研磨的机率大大高于细颗粒物料；这明显有利于研磨效率的提高和粒度的均匀细化。反过来用球型研磨体，研磨刃口为一“点”，与前者比较起来，点研磨刃口少得多；因而研磨效率相应的要低得多；此外球与球相接触，接触点处的粉末“粗”与“细”是随机选择。碰到什么就研磨什
11、么，而不像柱与柱接触处，粒度粗的物料优先研磨。图三与图四分别表示两种不同形状的研磨体间接触示意图。 研磨体形状、规格、与装机总量影响 图三 球状研磨体接触示意图 图四 柱状研磨体接触示意图 研磨体形状、规格、与装机总量影响300L球磨机装球量为1200公斤/台；球/料比按装料量来进行调节；研磨体由五种不同的规格所组成；300L球磨机所使用的研磨体规格与实际装量见表4.2。表4.2 300L/600L球磨棒工艺指令研磨体规格搭配比例及装球重量%300L600LA5.514.415.5%186kg372kgB7.315.616.0%192kg384kgC8.516.332.5%390kg780kg
12、D9.516.733.0%396kg792kgE10.5173.0%36kg72kg100%1200kg2400kg 研磨体形状、规格、与装机总量影响研磨体的补充按配料指令与混合料一起进行。补充的研磨体采用E类、1017.0mm标准新研磨体；补充前新球一定要按指令进行球磨。表4.3新球磨体研磨工艺指令研磨体在使用一段时间后（半年或至多一年），需要按规定进行称量与选球。研磨体的补充、这样做的目的是为了确保球磨机在长期运行中研磨效率的稳定性，以确保混合料与合金粒度稳定性。球磨设备研磨体装量酒精加量球磨时间300L规格球磨机1500公斤50升60小时 Wc-Co合金Hc值与碳化钨晶粒度尺寸可用下面的关系式表述、 Hc=2.5+ 式中、 Hc合金矫顽磁力（KA/m） Com合金的磁饱和值（%） 合金WC平均晶粒度（m）comdcw143cwd Wc-Co合金Hc值与碳化钨晶粒度尺寸可用下面的关系式表述、 Hc=2.5+ 式中、 Hc合金矫顽磁力（KA/m） Com合金的磁饱和值（%） 合金WC平均晶粒度（m）comdcw143cwd
