硬质合金烧结车间设计29626.docx

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1、（20113届）本科毕业业设计资资料题目名称称：年产3000吨硬硬质合金金氢气烧烧结车间间设计学院（部部）：冶 金 工 程程 学 院专业：金属材料料工程学生姓名名：郑吉祥班 级级：金属材料料0922学号：009400570009226指导教师师姓名：郭峰职称：副副教授最终评定定成绩：湖南工业业大学教教务处 20133届本科毕业业设计资资料第一部分分 毕毕业设计计说明书书（20113届）本科毕业业设计题目名称称：年产3000吨硬硬质合金金氢气烧烧结车间间设计学院（部部）：冶 金 工 程程 学 院专业： 金金属材料料工程学生姓名名：郑吉祥班 级级：金属材料料0922学号：0094005700092

2、26指导教师师姓名：郭峰职称：副副教授最终评定定成绩：20133年6月湖南工业业大学本科毕业业设计诚信声明明本人郑重重声明：所呈交交的毕业业设计，题题目年年产3000吨硬硬质合金金氢气烧烧结车间间设计是是本人在在指导教教师的指指导下，进进行研究究工作所所取得的的成果。对对本文的的研究作作出重要要贡献的的个人和和集体，均均已在文文章以明明确方式式注明。除除此之外外，本设设计不包包含任何何其他个个人或集集体已经经发表或或撰写过过的作品品成果。本本人完全全意识到到本声明明应承担担的责任任。作者签名名：日期： 年 月月 日日摘 要要目前世界界上硬质质合金刀刀具己占占刀具主主导地位位，占比比达700%；

3、金金刚石、立立方氮化化硼等超超硬刀具具占比约约为3%左右；而高速速钢刀具具，以每每年1%2%速度缩缩减，当当下所占占比例己己降至330%以以下。我我国木材材工业近近年发展展迅速,硬质合合金刀具具材料已已经成为为目前木木材加工工工业主主要的切切削刀具具材料，并并且在今今后相当当长的一一段时间间内，仍仍将在木木材切削削加工中中占据重重要地位位。采用用成熟的的、生产产成本较较低的氢氢气烧结结技术，正正确选用用硬质合合金原材材料，严严格控制制产品质质量和生生产效率率，进一一步优化化产品结结构和促促进产业业升级，本本项目可可行。本本硬质合合金锯齿齿刀片烧烧结车间间设计内内容主要要包括可可行性研研究、厂厂

4、址选择择、生产产工艺、物物料平衡衡计算、主主辅设备备选择、车车间劳动动组织，技技术经济济预算，车车间平面面布置。项目投资约224万元，其中含建设投资160万元，流动资金64万元，厂房占地面积500，年生产能力达300吨，采用氢气烧结工艺生产。关键词：粉末冶冶金；硬质合合金；车间设设计；氢气烧烧结ABSTTRACCTThe cemmentted carrbidde ttoolls aaccoountted forr doominnantt poosittionn inn thhe wworlld, acccounntedd foor 770%; Diiamoond andd cuubicc bo

5、oronn niitriide supper harrd ccutttingg tooolss acccouunteed ffor aboout 3%; Annd hhighh sppeedd stteell cuutteer, cutt wiith thee annnuaal sspeeed oof 11% 2%, tthe prooporrtioon hhas drooppeed tto bbeloow 330%. Tiimbeer iinduustrry iin CChinna hhas beeen ddeveeloppingg raapiddly in reccentt yeearss

6、, ccemeenteed ccarbbidee cuuttiing toool mmateeriaals hass beecomme tthe maiin ccutttingg toool matteriial in woood pproccesssingg inndusstryy, aand in quiite a llongg tiime in thee fuuturre, willl sstilll hhas an impporttantt roole in woood ccutttingg. AAdopptinng mmatuure, loowerr prroduuctiion co

7、sst oof hhydrrogeen ssintteriing tecchnoologgy, sellectts tthe cemmentted carrbidde rraw matteriial rigght, sttricctlyy coontrrol prooducct qquallityy annd pprodducttionn effficcienncy, too opptimmizee prroduuct strructturee annd pprommotee inndusstriial upggraddingg, tthiss prrojeect is feaasibble.

8、 Thhe ccarbbidee seerraatedd blladee siinteerinng wworkkshoop ddesiign conntennt mmainnly inccluddes thee feeasiibillityy sttudyy, ssitee seelecctioon, prooducctioon pproccesss, mmateeriaal bbalaancee caalcuulattionn, aadvoocatte ccompplemmenttaryy eqquippmennt sseleectiion, shhop labbor orgganiizat

9、tionn, ttechhniccal andd ecconoomicc buudgeet, worrkshhop layyoutt. PProjjectt innvesstmeent of aboout 2.224 mmilllionn yuuan, off whhichh coontaain thee coonsttrucctioon iinveestmmentt off 1.6 mmilllionn yuuan, flloattingg caapittal 64000000 yuuan, faactoory buiildiing covverss ann arrea of 5000 ,

10、wiith annnuall prroduuctiion cappaciity of 3000 toons, ussingg hyydroogenn siinteerinng pproccesss inn prroduuctiion.Keywwordds:PPowdder mettalllurggy；Cemmentted carrbidde；Worrkshhop dessignn；Hyddroggen sinnterringg目录第1章 总论11第2章 可行性性研究332.1 项目背背景32.2行行业发展展现状及及趋势442.3市市场预测测42.4新新工艺与与新技术术52.5可可行性建建议5第

11、3章 厂址选选择63.1 厂址址选择66第4章 生产工工艺74.1 产品品方案774.2 工艺艺流程774.3 烧结结工艺选选择74.4 烧结结工艺质质量控制制原理774.4 烧结结工艺缺缺陷分析析9第5章物物料平衡衡计算1125.1 产品品方案1125.2 物料料平衡计计算122第6章主主辅设备备选型与与计算1146.1 设备备选择的的原则1146.2 设备备的选择择146.2.1 钼钼丝烧结结炉1446.2.2 液液氨制氢氢系统1156.2.3 喷喷砂机1166.2.4 冷冷却塔1176.3 设备备的数量量18第7章车车间劳动动组织1197.1 车间间劳动定定员1997.1.1 车车间人员

12、员组成1197.1.2 确确定各类类人员数数量的原原则200第8章技技术经济济预算2218.1 建设投投资概算算218.2 流动资资金概算算228.3 产品成成本概算算22第9章 车间平平面布置置249.1 车间平平面布置置的原则则249.2 车间平平面布置置图255结论255参考文献献26致 谢谢27第1章 总论我国木材材工业近近年发展展迅速,家具和和地板生生产在全全球市场场上占有有重要地地位,产产品在国国际市场场的竞争争力不断断增强。为为进一步步提升产产品的档档次和市市场竞争争力,对对木工机机械和木木工刀具具都提出出了新的的要求。目目前,普普通切削削材料的的机械加加工刀具具已不能能满足新新

13、工艺要要求,硬硬质合金金刀具材材料已经经成为目目前木材材加工工工业主要要的切削削刀具材材料，并并且在今今后相当当长的一一段时间间内，仍仍将在木木材切削削加工中中占据重重要地位位。但我我国每年年还要进进口相当当数量的的木工刀刀具，国国产木工工刀具还还不能完完全满足足性能需需要，与与发达国国家相比比还有不不小差距距1。硬质合金金锯齿刀刀片应用用范围主主要是：用于硬硬木材、回回收木料料及铝合合金的专专用硬质质合金切切割锯片片；适用用于胶合合板、密密度板及及夹层板板的专用用硬质合合金切割割锯片；适用于于钢材的的专用硬硬质合金金切割锯锯。目前前，国内内硬质合合金各类类锯齿片片需求总总量超过过10000吨

14、，生生产厂家家几十家家。特别别是在硬硬质合金金各类锯锯齿片供供给上，以以株洲欧欧科亿为为代表的的中小型型企业却却有着绝绝对优势势。并且且在今后后相当长长的一段段时间内内，仍将将在行业业中占据据重要地地位。随随着各种种硬质合合金性能能改进技技术和涂涂层技术术的不断断完善，硬硬质合金金刀具材材料的切切削性能能将不断断提高2。本项目为为年产3300吨吨硬质合合金锯齿齿刀片氢氢气烧结结车间设设计，采采用成熟熟的、生生产成本本较低的的氢气烧烧结技术术，正确确选用硬硬质合金金原材料料，严格格控制产产品质量量和生产产效率，进进一步优优化产品品结构和和促进产产业升级级，本项项目可行行。本硬质合合金锯齿齿刀片烧

15、烧结车间间设计内内容主要要包括可可行性研研究、厂厂址选择择、生产产工艺、物物料平衡衡计算、主主辅设备备选择、车车间劳动动组织，技技术经济济预算，车车间平面面布置。本车间厂厂址选在在株洲，生生产工艺艺采用氢气气烧结方式式。因为为氢气烧烧结是我我国硬质质合金工工业采用用的传统统工艺，由由氢气烧烧结与氨氨分解制制氢相配配套组成成的硬质质合金烧烧结主体体工艺，至至今仍然然是大多多数中小小企业还还在使用用的典型型工艺。且且相对于于真空烧烧结和气气压烧结结等方法法，它最最显著的的特点是是一次性性投资和和运行成成本低。本本车间生生产的刀刀片型号号为K001和KK05，二二者年产产量均为为1500t。生生产工

16、艺艺流程为为：装舟舟烧结检验喷砂包装入入库。在在烧结过过程中，通通过对烧烧结温度度、推舟舟速度(烧结时时间、冷冷却速度度)、氢氢气流量量、装装舟量、填填料含碳碳量等的的有机配配合，从从而获得得最佳的的合金组组织、最最佳性能能和防止止产品变变形、弯弯曲和起起皮等外外观缺陷陷，获得得高质量量的锯齿齿刀片。本车间规规定了出出厂产品品年产量量，故物物料平衡衡计算时时采用“自下而而上”的计算算方法，即即根据工工艺流程程从最终终的产品品产量开开始向上上逐步计计算出整整个生产产过程开开始所需需要的原原料量。本车间所所需要的的主辅设设备有钼钼丝烧结结炉，冷冷却塔，喷喷砂机，液液氨制氢氢系统等等。技术术经济预预

17、算包括括建设投投资概算算，流动动资金概概算，产产品成本本概算等等。车间间平面布布置遵循循的原则则是：满满足工艺艺要求，使使生产线线合理；车间平平面布置置应既有有利于生生产，又又使占地地面积小小，缩短短生产周周期，提提高生产产率和单单位面积积产量；布置要要紧凑，提提高建筑筑系数，且且为将来来的发展展留有余余地。第2章 可行性性研究2.1 项目目背景硬质合金金由Scchrooterr于19226年首首先发明明。硬质质合金是是由WCC、TiiC、TTaC、NNbC、VVC等难难熔金属属碳化物物以及作作为粘结结剂的铁铁族金属属用粉末末冶金方方法制备备而成。与与高速钢钢相比,它具有有较高的的硬度、耐耐磨

18、性和和红硬性性;与超超硬材料料相比,它具有有较高的的韧性。由由于硬质质合金具具有良好好的综合合性能,因此在在刀具行行业得到到了广泛泛应用,目前国国外900%以上上的车刀刀、555%以上上的铣刀刀均采用用硬质合合金材料料制造。经经过几十十年的不不断发展展,硬质质合金刀刀具的硬硬度已达达8993HHRA,在10000的高温温下仍具具有较好好的红硬硬性,其其耐用度度是高速速钢刀具具的几十十倍。硬质合金金牌号通通常可分分为三类类:YG类(WCC-Coo类):该类硬硬质合金金制造的的刀具具具有较好好的韧性性、耐磨磨性、导导热性等等,主要要用于加加工铸铁铁、有色色金属和和非金属属。YT类(WCC-TiiC

19、-CCo类):由于于材料中中加入了了TiCC,使材材料的硬硬度和耐耐磨性有有所提高高,但抗抗弯刚度度有所降降低。该该类硬质质合金具具有高硬硬度和高高耐热性性,抗粘粘结、抗抗氧化能能力较好好,适用用于加工工钢材,切削时时刀具磨磨损小,耐用度度较高。YW类(WC-TiC-TaC-Co类):在YT材料中加入TaC是为了提高刀具的强度、韧性和红硬性。该类硬质合金材料具有很高的高温硬度、高温强度和较强的抗氧化能力,特别适于加工各种高合金钢、耐热合金和各种合金铸铁3。目前世界界上硬质质合金刀刀具己占占刀具主主导地位位，占比比达700%；金金刚石、立立方氮化化硼等超超硬刀具具占比约约为3%左右；而高速速钢刀

20、具具，以每每年1%2%速度缩缩减，当当下所占占比例己己降至330%以以下。我我国目前前年产硬硬质合金金2.22万吨，占占全球总总产量440%左左右。从从经济效效益方面面比较，我我国刀具具年销售售额为1150亿亿元，硬硬质合金金销售收收入约55.6亿亿美元，其其刀具所所占比例例不足225%；日本的的刀具产产量仅为为我国440%，但但销售收收入高达达26.33亿亿美元，其其刀具占占比高达达72%。我国国刀具产产品与国国际市场场刀具产产品结构构相去甚甚远，不不仅不能能满足国国内制造造业对硬硬质合金金刀具日日益增长长的需求求，也使使我国宝宝贵的硬硬质合金金资源未未得到充充分利用用。就木材工工业来说说，

21、切削削加工是是生产中中最基木木、最广广泛、最最重要的的工艺之之一，直直接影响响生产效效率、加加工成木木和能源源消耗。随随着木材材工业技技术的进进步，各各种木质质复合材材料、贴贴合板、木木竹集成成材，尤尤其是二二聚氰胺胺浸渍纸纸贴合板板、PVVC贴合合板、AA1203强化贴贴合板等等材料越越来越多多地用于于家具、地地板、屋屋面板和和工程木木制件等等。这些些材料很很难切削削加工，简简单的切切削工序序、常规规的刀具具结构和和普通的的刀具材材料难以以胜任或或根木无无法实现现切削加加工。另另外，随随着木材材工业技技术的发发展，人人造板生生产设备备、制材材设备、家家具制造造设备等等正朝自自动化程程度高、功

22、功能全、进进给快和和生产效效率高的的方向发发展。两两方面技技术的进进步促进进了切削削刀具材材料和制制造技术术的发展展4。2.2行行业发展展现状及及趋势我国木材材工业近近年发展展迅速,家具和和地板生生产在全全球市场场上占有有重要地地位,产产品在国国际市场场的竞争争力不断断增强。为为进一步步提升产产品的档档次和市市场竞争争力,对对木工机机械和木木工刀具具都提出出了新的的要求。目目前,普普通切削削材料的的机械加加工刀具具已不能能满足新新工艺要要求,木木工刀具具正向着着超硬材材料、高高速高效效和高精精度方向向发展。切切削材料料,如立立方氮化化硼(CCBN)、聚晶晶金刚石石(PCCD)、涂涂层金刚刚石(

23、CCVD)和单晶晶金刚石石(MCCD)等等超硬材材料的相相继问世世,无疑疑对木工工刀具行行业的发发展起到到积极的的推动作作用。木木工刀具具的制造造精度日日益提高高,不断断出现新新的刀具具设计和和新的产产品。近近年来,木工刀刀具的设设计及制制造技术术正向着着提高加加工精度度、提高高产品质质量、降降低制造造成本和和使用成成本、大大批量和和规模化化生产方方向发展展。通常用于于木工刀刀具的切切削材料料主要为为碳素工工具钢、合合金工具具钢、斯斯太立合合金、高高速钢等等,这些些材料常常用于低低切削速速度、低低进料速速度和加加工精度度要求不不高的场场合,如如刨刀、锯锯片、铣铣刀等,一般用用于实木木加工。随随

24、着纤维维板、刨刨花板、胶胶合板和和层积材材等木质质复合材材料的出出现,这这些传统统的切削削材料已已不能满满足工艺艺要求。性能优异的硬质合金材料,现广泛地应用于木材加工用刀具,并逐渐替代了高速钢等材料,提高了生产效率和加工质量。改革开放放以来，我我国木工工刀具制制造业通通过引进进、合资资、重组组、改制制等途径径，在上海海、浙江江、江苏苏、广东东、山东东、四川川、辽宁宁等地，已已经形成成了一个个较为完完整的工工业体系系。已能能生产硬硬质合金金镶焊齿齿带锯条条和圆锯锯片、双双金属带带锯条、硬硬质合金金可转位位铣刀和和钻头，聚聚晶金刚刚石刀具具等。但但我国每每年还要要进口相相当数量量的木工工刀具，国国

25、产木工工刀具还还不能完完全满足足性能需需要，与与发达国国家相比比还有不不小差距距。硬质合金金刀具材材料已经经成为目目前木材材加工工工业主要要的切削削刀具材材料，并并且在今今后相当当长的一一段时间间内，仍仍将在木木材切削削加工中中占据重重要地位位5。2.3市市场预测测中国 “十二.五” 经济济发展的的主线是是经济结结构转型型，从外外需向内内需、从从高碳向向低碳、从从强国向向富民将将是我国国“十二.五”期间经经济转型型的三大大亮点。在在今后相相当长一一段时间间内，我我国的国国民经济济仍将快快速发展展，将持持续为硬硬质合金金工业创创造良好好的发展展环境。从从经济发发展和政政策层面面，本项项目是可可行

26、的。近二十年年来，硬硬质合金金企业的的发展也也体现了了机制的的重要作作用。我我国硬质质合金工工业体系系现阶段段仍然是是国有大大型企业业占主导导地位，但但是中小小型民营营企业在在迅速崛崛起，整整体发展展速度高高于全国国平均水水平。市市场机制制对中小小型民营营企业发发展有极极大推动动，而国国有大型型企业发发展则显显得负荷荷较重，举举步艰难难。同时时，改革革开放和和引进外外资促进进了我国国硬质合合金工业业的发展展，也加加剧了国国内市场场竞争。如如瑞典山山特维克克公司、美美国肯纳纳金属公公司、德德国维迪迪亚公司司和格灵灵公司、日日本三菱菱公司等等一批跨跨国公司司。这些些外国公公司资金金充足、技技术先进

27、进、竞争争力强。因因此，从从市场分分析和保保护民族族工业发发展方面面考虑，都都应认真真探讨并并制订有有力的竞竞争对策策。硬质合金金锯齿刀刀片应用用范围主主要是：用于硬硬木材、回回收木料料及铝合合金的专专用硬质质合金切切割锯片片；适用用于胶合合板、密密度板及及夹层板板的专用用硬质合合金切割割锯片；适用于于钢材的的专用硬硬质合金金切割锯锯。目前，国国内硬质质合金各各类锯齿齿片需求求总量超超过10000吨吨，生产产厂家几几十家。特特别是在在硬质合合金各类类锯齿片片供给上上，以株株洲欧科科亿为代代表的中中小型企企业却有有着绝对对优势。并并且在今今后相当当长的一一段时间间内，仍仍将在行行业中占占据重要要

28、地位。随随着各种种硬质合合金性能能改进技技术和涂涂层技术术的不断断完善，硬硬质合金金刀具材材料的切切削性能能将不断断提高6。2.4新新工艺与与新技术术为进一步步改善硬硬质合金金刀具的的综合切切削性能能，目前前的研究究热点仍仍然主要要集中在在以下几几个方面面：（1）细化晶晶粒；（2）添加稀稀有金属属；（3）涂层硬硬质合金金刀具等等。当前前硬质合合金木工工刀具材材料正向向着两个个相反的的方向发发展，一一方面，通通用型牌牌号的适适用面越越来越广广，通用用性越来来越强；另一方方面，专专用型牌牌号越来来越具有有针对性性，更加加适应被被加工材材料和切切削条件件，从而而达到提提高切削削效率的的目的。如如美国

29、KKennnameetall公司推推出的KKU系列列(KUU10TT、KUU25TT、KUU30TT)的硬硬质合金金就具有有非常广广泛的通通用性。其其中，KKU100T和KU225T采采用了具具有高韧韧性和高高耐磨性性的硬质质合金基基体，并并配以高高含铝量量的复合合PVDD涂层，而而KU330T则则采用了了韧性极极好的富富钴层梯梯度硬质质合金基基体，配配以复合合CUDD涂层。研研究发现现，在涂涂层硬质质合金圆圆锯片锯锯齿时，可可获得较较好涂层层结构和和高的涂涂层硬度度；刀具具刃口锋锋利；有有较好抗抗龟裂的的能力；锯齿前前刀面的的耐磨性性有改进进；并且且涂层温温度低得得多77。2.5可可行性建建

30、议采用成熟熟的、生生产成本本较低的的氢气烧烧结技术术，正确确选用硬硬质合金金原材料料，严格格控制产产品质量量和生产产效率，进进一步优优化产品品结构和和促进产产业升级级，本项项目可行行。第3章 厂址选选择3.1 厂址址选择厂址选择择在湖南南省株洲洲市钻石石工业园园。主要原因因为：株洲洲古称建建宁，为为湖南省省第二大大城市，全全国两型型社会综综合配套套改革试试验区，全全国首批批重点建建设的八八个工业业城市之之一，是是湖南省省综合实实力第二二强市。是中国南方地区最大的铁路枢纽之一，是全国为数不多的同时拥有客运和货运两个特等站的城市之一，株洲因工业产值与温州极为相似号称“小温州”，与郑州并称为“北郑南

31、株”。经过半个多世纪的建设和发展，“火车拖来的城市”株洲由一个昔日的边陲小镇发展成为在电力机车上具有一定国际影响力的新兴现代化工业城市，创造了共和国100多项工业上的第一。株洲地处南方，气候环境也比较适宜。位于湖南省东部偏北，湘江下游，是我国最重要的铁路枢纽城市之一。东界江西省萍乡市、莲花县、永新县及井冈山市，南连衡阳、郴州二市，西接湘潭市，北与长沙市毗邻。株洲市现辖天元、芦淞、荷塘、石峰、云龙五区和县级醴陵市、株洲县、攸县、茶陵县、炎陵县5县市，以及113个乡镇。株洲现在正朝着中南地区重要的经济中心与中部地区非省会第一目标奋勇前进。株洲也是是我国硬硬质合金金特色产产业基地地，集产产品生产产、

32、研发发、销售售、技术术服务为为一体。在株洲有国家级、省级开发区和高新技术园，存在调整优化产业空间。株洲已逐步形成了硬质合金产业集聚区，区域特色明显，相互依托，错位发展的产业布局结构，成为国内外具有显著专业特色和影响力的硬质合金产业集聚区。株洲生产的产品具有比较好的品牌形象和影响力。同时，硬质合金产业人正朝着发展循环经济，建设“两型”硬质合金工业而努力。厂址选择在株洲市钻石工业园，也满足国防要求。第4章 生产工工艺4.1 产品品方案本车间生生产的产产品为木木工刀片片，刀片片型号为为K011和K005，用用于各类类木材的的切削加加工，要要求有高高强度高高硬度和和良好的的韧性、耐耐磨性，故故硬质合合

33、金牌号号为YGG8。年年计划产产量为两两种锯齿齿片各1150吨吨。4.2 工艺流流程锯齿片生生产工艺艺流程为为：配料料湿磨干燥制粒压制检验装舟烧结检验喷砂包装入入库本车间为为烧结车车间，工工艺流程程为：装装舟烧结检验喷砂包装入入库4.3 烧结工工艺选择择 硬质合合金的烧烧结是指指压胚在在低于主主要组分分熔点的的温度下下借助原原子迁移移实现颗颗粒间粘粘结的过过程。烧烧结后压压胚将获获得足够够强度硬硬度，综综合力学学性能得得以大幅幅提高。烧烧结后的的废品一一般无法法挽救，因因此通过过烧结过过程控制制好硬质质合金的的质量具具有重大大意义。硬质合金金压胚的的烧结过过程是一一个比较较复杂的的物理化化学过

34、程程。在这这一过程程中，压压胚在特特定的条条件下发发生一系系列的物物理化学学变化，变变成具有有一定化化学成分分、组织织结构、性性能和形形状尺寸寸的产品品。这些些特定的的条件依依不同的的烧结方方法而有有不同差差异。从根本上上来说，硬硬质合金金理想的的烧结过过程应该该不发生生氧化、脱脱碳和渗渗碳反应应，同时时又希望望在烧结结过程中中能去除除粉末颗颗粒表面面的氧化化物和吸吸附的气气体。对对于这一一要求，氢氢气烧结结是一个个可以考考虑的方方法。因因为氢气气是传统统的还原原性工业业气体，它它具有很很强的还还原能力力，相对对氩气，氦氦等惰性性气体来来说氢气气的成本本较低。所所以，在在硬质合合金工业业也理所

35、所当然地地将氢气气作为其其烧结的的保护气气体。然然而，氢氢气有一一定的危危险性，其其热焓高高，常常常伴有水水分，并并能造成成产品的的碳量损损失，这这些问题题都是在在硬质合合金烧结结工艺中中应该注注意和重重视的。本产品选选用氢气气烧结，因因为氢气气烧结是是我国硬硬质合金金工业采采用的传传统工艺艺，由氢氢气烧结结与氨分分解制氢氢相配套套组成的的硬质合合金烧结结主体工工艺，至至今仍然然是大多多数中小小企业还还在使用用的典型型工艺。且且相对于于真空烧烧结和气气压烧结结等方法法，它最最显著的的特点是是一次性性投资和和运行成成本低。4.4 烧结工工艺质量量控制原原理氢气烧结结的质量量控制，就就是通过过对烧

36、结结温度、推推舟速度度(烧结结时间、冷冷却速度度)、氢氢气流量量、装装舟量、填填料含碳碳量等的的有机配配合，从从而获得得最佳的的合金组组织、最最佳性能能和防止止产品变变形、弯弯曲和起起皮等外外观缺陷陷。氢气烧结结工艺的的主要参参数有：烧结温温度、推推舟速度度(即升升温速度度、烧结结时间和和冷却速速度、冷冷却时间间)，氢氢气流量量，装舟舟量和填填料含碳碳量等。（1）烧烧结温度度烧结温度度是指烧烧结过程程中的最最高温度度。烧结温度度取决于于合金的的化学成成分和碳碳化物晶晶粒度。YG合金金烧结温温度随着着合金中中钴含量量增加而而降低。含含钴量越越高，液液相越多多，越有有利于收收缩、相相转变和和晶粒长

37、长大，烧烧结温度度可以低低一点。含钴量相相同，晶晶粒越细细的合金金，烧结结温度可可以低一一点。粗粗晶粒合合金的烧烧结温度度比中、细细晶粒都都高一点点。烧结温度度随碳量量增加可可以适当当降低，因因为碳含含量高，液液相出现现早，相相当于提提高了烧烧结温度度。湿磨时间间过长，粉粉末的能能位较高高，可采采用较低低的烧结结温度。（2）推推舟速度度(升温温速度、烧烧结时间间和冷却却速度、冷冷却时间间) 烧结时时间是指指制品在在烧结温温度带停停留（通通过或保保温）的的时间。连续氢气气烧结炉炉，每一一台炉子子在修炉炉以后，都都有确定定的炉温温曲线，高高温带（在在烧结温温度允许许波动范范围的温温带长度度）的长长

38、度，一一般为33504000mm。可以通过过推舟速速度算出出制品在在烧结温温度下停停留的时时间，因因此，常常以推舟舟速度来来表示烧烧结时间间。烧结时间间主要决决定于制制品在大大小和形形状，制制品大，烧烧结时间间长。同同一体积积，表面面积越大大，烧结结时间越越短，一一般为5501100分分钟。连续烧结结的推舟舟速度不不仅决定定了烧结结时间，同同时也决决定了升升温速度度和冷却却速度。过过快的升升温速度度会使制制品内的的氧化物物没来得得及还原原，而制制品的表表面就已已经封闭闭，致使使制品鼓鼓泡。过过快升温温，制品品因内外外应力差差而开裂裂。橡胶胶工艺过过快的升升温会使使制品起起皮。（3）氢氢气流量量

39、氢气在烧烧结中的的主要作作用：11还原作作用：保保护制品品舟皿不不被氧化化，还原原制品中中的氧和和氧化物物。还原原制品中中的碳，对对合金中中的碳起起调节作作用等。22载体作作用：把把成形剂剂裂化分分解的气气体带走走；碳的的传递；将热量量从高温温区带到到低温区区；冷却却舟皿等等。3氢氢气渗透透性和导导热性好好，使制制品受热热均匀。氢气的存存在，对对碳的转转移起着着重大的的作用，HH2使WWC脱碳碳生成CCH4，HH2和固固态碳（舟舟皿、填填料中的的碳）反反应，生生成CHH4。CCH4的的分解又又使制品品渗碳。在在炉膛内内，CHH4和HH2的比比值，控控制着炉炉膛气氛氛。氢气中的的水与WWC反应应

40、使制品品脱碳。因因此，在在烧结中中，我们们不仅要要控制HH2流量量还要控控制H22中的含含水量，也也就是氢氢气的露露点。氢气流量量越大，制制品脱碳碳的程度度越大。氢氢气流量量过小，会会使制品品氧化和和不安全全，在橡橡胶工艺艺中则使使制品发发生起皮皮。在石石蜡工艺艺的烧结结中，只只要能使使制品内内金属氧氧化物还还原，能能保护制制品不氧氧化，能能保证开开炉门的的安全，应应尽量减减小H22的流量量。可见见，在橡橡胶工艺艺中的HH2流量量，应该该比石蜡蜡工艺的的H2流流量要大大一些，主主要是防防止起皮皮。氢气流量量的大小小还与装装舟量的的多少有有关，装装舟量多多，H22流量要要大。（4）装装舟装舟是简

41、简单又十十分重要要的工序序，装舟舟不当，会会使制品品发生渗渗碳、脱脱碳、变变形、弯弯曲和起起皮等废废品。装装舟量波波动，会会造成炉炉温波动动。装舟（制制品埋在在填料中中）使制制品在烧烧结中处处于一个个局部稳稳定的环环境，即即温度稳稳定，碳碳气氛稳稳定。为为此必须须做到：分牌号号、分产产品大小小装舟、以以便控制制温度。每每舟重量量应尽量量小，避避免温度度波动；制品要要离开舟舟皿四周周一定的的距离，即即离开舟舟皿前后后、左右右、上下下有一定定的距离离。这样样的舟皿皿壁的碳碳不会使使制品渗渗碳，上上面氢气气流不会会冲洗制制品使制制品脱碳碳；装舟舟时，一一般将刀刀片的刃刃口部分分，朝舟舟皿中心心装。

42、（5）填填料填料一般般分石墨墨粒填料料和All2O33填料。填填料在烧烧结中的的主要作作用有：（1）防防止制品品相互粘粘结；（22）传热热均匀又又能对烧烧结温度度的波动动起缓冲冲作用；（3）调调节制品品烧结环环境的碳碳气氛。常用填料料氧化铝铝粒度为为10001550目，太太细，透透气性差差，增塑塑剂排除除困难；太粗，透透气性太太好，造造成产品品脱碳8。4.4 烧结结工艺确确定烧结工艺艺参数如如下：填料含碳碳量：0.11800.255C烧结温度度：一带带400，二带1440014110推舟速度度：1舟/255分钟装舟量：8 kkg/舟舟氢气流量量：橡胶胶工艺22.53.00 m33/h4.5 常

43、见见烧结废废品常见的烧烧结废品品有变形形、弯曲曲、起皮皮、鼓泡泡、孔洞洞、裂纹纹、欠烧烧、过烧烧和组织织不均等等。（1）变变形烧结体不不同部位位的体积积收缩不不一而引引起的形形状不规规则的形形变称为为变形。产生原因因: 压压胚密度度分布不不均匀；压胚结结构上厚厚薄悬殊殊，烧结结温度偏偏高或者者升温过过快；烧烧结变形形严重，舟舟底不平平，以及及装舟方方式不当当。（2）弯弯曲烧结体各各部分体体积收缩缩一样，却却使同一一坐标轴轴上的平平面变为为有规律律的曲面面。产生原因因：烧结结体成分分不均匀匀，因而而各部分分凝固温温度不一一样。消除方法法：1.尽量混混合均匀匀 2.烧结体体尺寸要要小 33.氢气气

44、流量不不宜过大大 4.正确装装舟 55.尽量量避免烧烧结体与与炉内气气氛相接接触，密密封装舟舟。（3）起起皮所谓起皮皮，是在在制品的的棱角处处的表面面翘起一一层壳，壳壳的外表表呈网状状裂纹，壳壳的层下下有粉状状碳的沉沉积物。起皮常发发生在连连续氢气气烧结舟舟皿前进进端的二二侧的表表面。起皮产生生的原因因是增塑塑剂产生生的碳氢氢化合物物，在钴钴的结出出作用下下裂化，产产生的碳碳在制品品内沉积积，影响响制品收收缩而发发生。避免起皮皮的根本本办法是是避免CCH4集集中，即即避免发发生CHH4高浓浓度区。从从这个观观点出发发，可以以把引起起起皮的的工艺因因素归纳纳如下：1）一带带温度太太高，推推舟速度

45、度太快，使使增塑剂剂几句裂裂化造成成CH44浓度过过大，CCH4分分解，使使制品起起皮。因因此，一一带温度度应该控控制在33804000，推舟舟速度不不能过快快，大制制品推舟舟速度要要更慢一一些。2）推舟舟量太大大，增塑塑剂加量量太多，都都会造成成CH44浓度过过大，使使制品起起皮，因因此，装装舟量和和增塑剂剂加量都都要严加加控制。3）增大大氢气流流量，可可以冲淡淡CH44浓度，打打开炉门门烧结，有有利于CCH4排排出，可可以减少少起皮的的发生。4）钴在在CH44分解上上起接触触作用，因因此，高高钴合金金容易产产生起皮皮。（4）鼓鼓泡所谓鼓泡泡，即烧烧结制品品内部存存在有大大小不同同的孔洞洞。

46、由于于鼓泡产产生的原原因和严严重程度度不同，有有时在制制品表面面可以清清楚地看看到，有有时只能能在断面面上才能能看到，大大致原因因如下：1）制品品内存在在某种氧氧化物，这这话总氧氧化物被被氢气还还原的温温度在液液相温度度以上，在在烧结最最高温度度以下。也也就是说说，液相相出现后后，制品品迅速收收缩，表表面封闭闭，排气气通路堵堵塞，此此时氧化化物还原原产生的的气体在在制品内内形成孔孔洞。制制品首先先在表面面出现液液相并封封闭，故故鼓泡多多出现在在制品表表层。2）压制制品内部部存在隐隐分层，烧烧结时表表面分界界面焊合合，内部部分界面面没有焊焊合，分分界处气气体膨胀胀而鼓泡泡。此类类鼓泡多多发生在在

47、同类产产品的相相同部位位，且合合金组织织正常。3）由于于温度过过高，液液相大量量外聚，产产生鼓泡泡，过烧烧的鼓泡泡呈不规规则地出出现在制制品各个个部位，且且有产品品过烧的的特征。（5）过过烧产生原因因：烧结结温度过过高，引引起产品品过烧。使使产品表表面鼓泡泡，晶粒粒长大，断断面组织织粗糙。（6）欠欠烧 产生原原因：烧烧结温度度过低，引引起产品品欠烧。使使产品组组织疏松松，表面面颜色发发暗，有有吸水现现象99。第5章物物料平衡衡计算5.1 产品品方案本车间生生产的产产品为KK01，KK05型型号锯齿齿刀片，二二者均具具有良好好的韧性性和耐磨磨性，可可用于加加工短切切屑的黑黑色金属属、有色色金属盒盒非金属属材料。其其中K001常用用于精车车、车、镗镗、铣、