JD8--3硬质合金注射成形工艺的研究.pdf
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1、独创性声明 本人提交的学位论文是在导师指导下进行的研究工作及取得的 研究成果。论文中引用他人已经发表或出版过的研究成果,文中已加 了特别标注。对本研究及学位论文撰写曾做出贡献的老师、朋友、同 仁在文中作了明确说明并表示衷心感谢。 学位论文作者:余浩签字日期:z D f 弓 年节月弓D 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解西南大学有关保留、使用学位论文的规 定,有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘,允 许论文被查阅和借阅。本人授权西南大学研究生院( 筹) 可以将学位 论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩 印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。
2、 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权书,本论文:口不保密, 囱保密期限至z 口件年7 月止) 。 学位论文作者签名:公活 导师签名: 签字目期:加膨年毕月弓D 日签字日期:劢3 年矿月匆F J 目录 摘要I A b s t r a c t 】【 第一章绪论1 1 1 金属注射成形简介及工艺特点1 1 1 1 金属注射成形简介1 1 1 2 金属注射成形工艺特点2 1 2 硬质合金注射成形技术发展及应用3 1 2 7 l 硬质合金注射成形发展概况3 1 2 。2 硬质合金注射成形的应用4 1 3 硬质合金注射成形的工艺特点5 1 _ 3 1 原料5 1 3 2 粘结剂5 1 3 3 混炼工艺7
3、 1 3 4 注射成形7 1 3 5 脱脂8 l ,3 6 :挠结9 1 4 硬质合金晶粒长大抑制剂的研究概况1 0 1 5 本论文的设计指导思想和研究意义1 1 第二章试验方法1 3 2 1 硬质合金的制备工艺1 3 2 1 1 混料1 4 2 1 2 粘结剂配制1 4 2 1 3 喂料混炼1 5 2 1 4 注射成形1 5 2 ,1 5 脱脂1 5 2 1 5 烧结1 5 2 2 样品检测方法1 6 2 2 1 同步热分析仪( D s C ) 分析1 6 2 2 2 密度1 6 2 2 3 力学性能一1 6 2 2 4 显微组织分析一1 7 2 2 5 矫顽磁力分析1 7 2 2 6 碳含
4、量分析1 7 第三章巾8 3 硬质合金粉末注射成形粘结剂的研究1 9 3 。1 粘结剂的设计方案1 9 3 2 粘结剂对粉末装载量的影响2 0 3 3 粘结剂对喂料流变性的影响2 1 3 3 1 剪切速率对喂料粘度的影响。2 1 3 - 3 2 温度对喂料粘度的影响2 3 3 4 小结2 4 第四章J D 8 3 硬质合金注射与脱脂工艺2 7 4 1 注射工艺的研究2 7 4 1 1 注射温度对生坯密度的影响2 7 4 1 2 注射压力对生坯密度的影响2 8 4 1 3 保压压力对生坯密度的影响3 0 4 2 脱脂工艺的研究3 1 4 2 1 热脱脂工艺研究3 1 4 2 2 溶剂脱脂工艺研究
5、3 4 4 - 3 小结3 6 第五章硬质合金注射成形烧结工艺研究3 7 5 1 烧结工艺研究3 7 5 1 1 液相烧结时间的影响:3 7 5 1 2 烧结工艺的优化:4 1 5 2 制品试制4 5 5 3 小结4 6 第六章主要结论4 7 参考文献4 9 致 射5 5 硕士期问所发表论文5 7 摘要 捅要 金属粉末注射成形由于生产效率高而成为粉末冶金行业中发展最快的技术, 对比传统压制成形而言,可以用来生产形状复杂、高精密度和高力学性能的零部 件。J D 8 3 牌号硬质合金为实验室自行研制,该牌号粉末平均颗粒细小,力学性能 优良,应用前景广泛。本文主要从粘结剂选择、脱脂工艺、烧结工艺等来
6、探索适 合于J D 8 3 硬质合金用的金属粉末注射成形工艺。 通过实验研究,采用石蜡基粘结剂:石蜡( P W ) 7 4 、乙烯醋酸乙烯脂 ( E V A ) 1 9 、高密度聚乙烯( H D P E ) 5 、硬脂酸( S A ) 2 可使喂料具有较好流变性能, 满足注射成形工艺要求,在此粘结剂下粉末装载量可达5 8 。通过对注射参数研 究,在注射压力、注射温度、保压压力分别为9 5 M P a 、1 5 0 和8 5 M P a 时可得到 无成形缺陷的J D 8 3 粉末B 型条试样。 J D 8 3 硬质合金注射成形生坯采用热脱脂和镕剂脱脂+ 热脱脂”工艺研究,单 纯热脱脂易产生脱脂缺
7、陷,耗时长。镕剂脱脂+ 热脱脂”能快速有效的脱除粘结剂, 对产品碳含量影响小,脱脂效率高。采用正庚烷溶剂进行溶剂脱脂,最佳溶剂脱 脂温度和脱脂时间分别为4 0 ,4 h 。从降低硬质合金注射成形生坯的缺陷和提高 合金生产效率出发,经溶剂脱脂后的生坯采用热脱脂烧结一体化进行,在热脱脂 最后阶段4 5 0 时延长保温时间至1 5 0 m i n 时可得到无脱脂缺陷的生坯,有利于制 品控碳。在液相烧结阶段以2 。C m i n 升温至1 4 3 0 并保温9 0 m i n 能获得细小且均 匀分布的W C 品粒,最小粒径为6 5 1 3 n m ,制备的J D 8 3 B 型条性能优良,其密度 为1
8、 4 4 3 9 c m 3 、抗弯强度为17 5 4M P a 、硬度为2 1 3 2H V 3 0 。通过对J D 8 3 硬质合 金注射成形工艺与压制成形工艺对比研究,生产的注射成形试样的力学性能基本 达到压制成形生产的J D 8 3 力学性能。 用该注射成形工艺试制了J D 8 3 几何结构复杂的硬质合金锥形齿轮,该齿轮 尺寸精度可控制在士O 5 以内,其密度和硬度分别为1 4 4 2g c m 3 、2 0 1 9 H V 3 0 ,制 品性能已达较高水平,表明以石蜡基粘结剂可用于生产形状结构较为复杂的J D 8 3 牌号硬质合金零部件。 关键词:金属粉末注射成形粘结剂脱脂工艺力学性
9、能 A b s t r a c t A b s t r a c t M e t a li n j e c t i o nm ol d i n g ( M I M ) i st h ef a s t e s tg r o w i n gt e c h n o l o g yw i t h i nt h e p o w d e rm e t a l l u r g ya r e a T h er e a s o nf o rt h i sg r o w t hi st h a ti ti sa ne f f i c i e n tp r o d u c t i o n m e t h o d C
10、o m p a r e dt op r e s s i n gm o l d i n gM I M c a l lb eu s e dt os h a p ep a r t sw i 廿1h i g h e r c o m p l e x i t y ,g o o dp r e c i s i o na n db e t t e rm e c h a n i c a lp r o p e r t i e s J D 8 3c e m e n t e dc a r b i d e s p o w d e rh a sb e e nd i s c o v e r e db yo w nl a b
11、o r a t o r y ,w h i c hh a sb e e nw i d e l yu s e dw i t h u l t r a f i n eg r a i na n dg o o dm e c h a n i c a lp r o p e r t i e s T h ea u t h o ra i m sa td i s c o v e r i n gM I M t e c h n o l o g yu s e di nJ D 8 3t h r o u g ht h es e l e c t i o no fb i n d e r s ,d e b i n d i n gp
12、r o c e s s ,s i n t e r i n g p r o c e s se t c T h er e s u l t ss h o w e dt h a tt h ep w - b a s e db i n d e rs y s t e m :P W 7 4 、E V A19 、 H D P E 5 、S A 2 c a l lf u l f i l st h ed e m a n do fM I Mb ym a k i n gf e e dw i t hg o o dr h e o l o g i c a l p r o p e r t y ,a n dt h es u i
13、t a b l es o l i dl o a d i n gi s58 T h ez e r od e f e c tBs t a n d a r db e n d i n g s p e c i m e n sh a v eb e e nm a d ev i at h es t u d yo fi n j e c t i o nt e c h n o l o g y ,a n dt h eb e s ti n j e c t i o n p r e s s u r e ,t h eb e s ti n j e c t i o nt e m p e r a t u r ea n dh o l
14、 d i n gp r e s s u r ea r e9 5 M P a ,15 0 a n d 8 5 M P a T h ed e b i n d i n gp r o c e s so fJ D 8 3c e m e n t e dc a r b i d e si n j e c t i n gg r e e nb o d i e sw a s b e e ns t u d i e db ys i n g l et h e r m a ld e b i n d i n ga n d s o l v e n td e b i n d i n g + t h e r m a ld e b
15、i n d i n g : t h er e s u l t ss h o w e dt h a ts i n g l et h e r m a ld e b i n d i n gp r o c e s se a s i l ym a d ed e b i n d i n gd e f e c t s a n dc o s t e dl o n g e rt i m e w h i l e s o l v e n td e b i n d i n g + t h e r m a ld e b i n d i n g w a se f f i c i e n tt o d i s l o d
16、g eb i n d e r sw i t hn oi n f l u e n c eo nt h ec a r b o nc o n t e n to fs a m p l e s D u r i n gt h es o l v e n t d e b i n d i n gp r o c e s s ,t h eb e s td e b i n d i n gt e m p e r a t u r ea n dt i m ew i t hn - h e p t a n ei s4 0 “ C ,4 h I no r d e rt od e c r e a s et h ed e f e c
17、 to fi n j e c t i n gg r e e nb o d i e sa n di m p r o v et h ep r o d u c t i o n e f f i c i e n c y ,t h es a m p l e sw e r es i n t e r e dw i t ht h e r m a ld e b i n d i n ga n ds i n t e r i n go n es y s t e m f u m a c ea f t e rs o l v e n td e b i n d i n g I t Sb e t t e rt Or e m o
18、v et h eb i n d e r sa n dc o n t r o lt h ec a r b o n c o n t e n to fg r e e n sa t4 5 0 。Ca n dh o l df o r1 5 0r n i r LD u r i n gt h el i q u i dp h a s es i n t e r i n g p r o c e s s ,w i t ht h e2 。C m i nr a t et oh e a tu pt o1 4 3 0 “ Ca n dh o l df o r9 0m i no b t a i n e dt h e u l
19、t r a f i n eg r a i nW C ,i nw h i c ht h em i n i m u ms i z ei s6 51 3 n m F i n a l l yt h eg o o dp r o p e r t i e s J D 8 3c e m e n t e dc a r b i d e si n j e c t i n gs p e c i m e n sa r ea c h i e v e d ,a n dt h ed e n s i t y ,f l e x u r a l s t r e n g t ha n dv i c k e r sh a r d n
20、e s sa r e1 4 4 3g c m ,1 7 5 4M P aa n d2 1 3 2H - V 3 0 A f t e rt h ec o m p a r i s o no fJ D 8 - 3i n j e c t i o nm o l d i n ga n dp r e s s i n gm o l d i n g ,t h e m e c h a n i c a lp r o p e r t i e so fJ D 8 3i n j e c t i n gs a m p l e sr e a c h e dt h es t a n d a r do fp r e s s i
21、n g m o l d i n g T h ec o n i c a lg e a r sw e r em a d eb yu s i n gJ D 8 3p o w d e r sw i t hM I M ,t h ep r o d u c t h a sg o o dp r o p e r t i e s ,a n dh a sa l r e a d yr e a c h e dh i g hl e v e lw i t ht h e14 4 2g c m - 3d e n s i t y I I I 西南大学硕士学位论文 a n d2 019H V 3 0v i c k e r sh a
22、 r d n e s s ,w h i c hi n d i c a t e dt h a tt h eJ D 8 3p o w d e r sc a l lb eu s e dt o p r o d u c ec e m e n t e dc a r b i d e sp a r t sw i t hh i g hc o m p l e x i t yt h r o u g hM I M K e y w o r d s :M e t a li n j e c t i o n m o l d i n g ;B i n d e r s ;D e b i n d i n gp r o c e s
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- JD8 硬质合金 注射 成形 工艺 研究
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