Виды брака твердосплавных смесей и методы его исправления

При изготовлении смесей возможны следующие виды брака: по химическому составу, загрязнению, окислению, зернистости, механическим свойствам. При браке смеси по химическому составу имеются в виду отклонения от установленных норм по содержанию компонентов, входящих в состав смеси. Этот вид брака может произойти либо в результате неточно проведенного расчета шихты для изготовления смеси, либо в результате неправильного взвешивания компонентов, загружаемых в мельницы. Отклонения по химическому составу вероятнее всего по кобальту, по общему углероду, титану и танталу (в случае титан- или танталсодержащих смесей).

Брак смеси по химическому составу в большинстве случаев можно исправить. Для этого смешивают отдельные партии смесей, иногда специально приготовленных для этой цели с заранее сделанным расчетом на необходимое содержание компонента, требующегося для исправления другой смеси, либо добавляют недостающее количество компонентов в готовую смесь.

Предпочтительнее добавление одной смеси к другой, чем добавление недостающих компонентов, так как в данном случае смеси имеют примерно одинаковую зернистость. При дошихтовке же компонентов требуется проводить дополнительный размол, в результате которого происходит большее измельчение основной массы смеси.

В следующих примерах приведены различные расчеты исправлений смеси по химическому составу.

Пример 1. Изготовленная партия смеси ВК6 в количестве 200 кг содержит 5% Co вместо 6%, предусмотренных техническими условиями. Сколько надо добавить кобальта, чтобы довести его содержание до требуемой нормы?

Количество кобальта, находящегося в смеси:

Количество кобальта при содержании его в смеси 6%

Количество кобальта, которое необходимо добавить в смесь:

Пример 2. Изготовленная партия смеси ВК6 в количестве 200 кг содержит 8% Co вместо 6%, предусмотренных техническими условиями. Определить количество карбида вольфрама, которое надо добавить в смесь, чтобы содержание кобальта в смеси соответствовало установленной норме, т. е. 6%.

Количество кобальта в смеси

Количество карбида вольфрама

где х — количество карбида вольфрама, х = 66 кг.

Проверка. Определяем содержание кобальта в смеси после добавления карбида вольфрама:

Содержание кобальта после добавления карбида вольфрама совпадает с требованиями технических условий. Значит, расчет проведен правильно.

Химический состав указанных смесей можно исправить, смешивая две партии различных смесей. Для этого требуется узнать количество той и другой смеси, которое надо взять для смешения.

Для определения массы смеси А применяют следующую формулу:

где А — количество смеси с составом по кобальту а%, кг;

К — количество вновь приготовленной смеси после смешения, кг;

b — содержание кобальта в смеси В, %;

с — содержание кобальта во вновь приготовленной смеси после смешения, %.

Количество смеси В определяют по разности:

Для большей наглядности вместо буквенных выражений используем цифровые.

Пример 3. Приготовить 200 кг смеси с содержанием 6% Co из двух партий смесей, содержащих 9 и 3% Co соответственно.

Количество одной смеси

Количество второй смеси

Для подтверждения правильности расчета необходимо сделать проверку.

Проверка. Количество кобальта в смеси А

Количество кобальта в смеси В

Содержание кобальта во вновь приготовленной

Расчет проведен правильно. При исправлении смесей, имеющих отклонение химического состава по другим компонентам, проводят расчеты, аналогичные приведенным.

Загрязнение смеси происходит в результате попадания в нее посторонних включений или неразмоловшихся конгломератов после процеживания или после просева. Иногда загрязнения являются результатом прорыва сетки при процеживании или просеве.

Выявить загрязнение смесей можно при просмотре макро- или микроструктуры образцов. Загрязнения выявляются в виде крупных пор, отдельных раковин или щелей на изломе или на шлифе образца.

Указанный вид брака можно исправить повторным просевом смеси. Если это не помогает, то загрязненную смесь процеживают. В этом случае смесь снова загружают в мельницу, куда заливают необходимое количество спирта. Мельницу пускают в ход на 2—4 ч, чтобы обеспечить дополнительное перемешивание смеси, после чего разгружают. От высушенной партии смеси вновь отбирают пробу для технологического опробования с целью оценки структуры сплава. Если структура контрольных образцов соответствует предъявляемым к ней требованиям, т. е. если в ней нет раковин, крупных пор и щелей, то такую смесь пропускают на дальнейшие операции.

В случае обнаружения в структуре контрольных образцов указанных дефектов смесь забраковывают и перерабатывают по схеме переработки отходов.

Окисление смеси. Смеси могут окисляться в процессе сушки их в дистилляторах. Окисление бывает слабым и очень сильным. Небольшое окисление не вызывает никаких внешних изменении смеси. В данном случае об окислении можно судить по количеству кислорода, определяемому химическим анализом. О сильном окислении можно судить по внешним признакам, когда в смеси заметны следы окислов вольфрама. Окисление смеси аналогично загрязнению приводит к различного рода структурным дефектам. К ним относятся раковины и крупные поры, причем характерным отличием указанных дефектов является их окраска от темной (черной) до бурой с красноватым оттенком. Исправлять такие смеси чрезвычайно сложно, так как установить степень окисления в каждом отдельном случае почти невозможно.

Окисленные смеси могут быть исправлены восстановлением в водороде. Однако эта операция, проводящаяся при достаточно высоких температурах (порядка 650—700°С), приводит к загрублению смеси в результате агломерирования частиц. Поэтому восстановленные смеси требуют дополнительного размола, режим которого для каждой смеси различен в зависимости от степени агломерирования. После дополнительного размола смеси, как правило, стандартный режим спекания не обеспечивает получения соответствующих механических свойств и только с помощью подбора особого режима спекания удается получить требуемый уровень механических свойств. В том случае, когда уровень свойств сплавов ниже установленных норм, смесь забраковывают и передают на переработку как отходы.

Отклонение по зернистости сплава. Каждая марка сплава характеризуется соответствующим набором зерен карбидных фаз, обеспечивающих необходимые свойства. Обычно режимы размола смесей подобраны с расчетом обеспечения необходимой зернистости сплава. Ho в производстве бывают случаи отклонений от заданной структуры, которые происходят в результате нарушения режима размола смеси (остановка мельницы раньше срока, вращение мельницы дольше установленного времени., отступления по загрузке размалывающих тел, их размеру и т. д.). Отклонение смеси от требуемой зернистости устанавливают при металлографическом исследовании сплава подсчетом количества зерен карбидных фаз. Структурные изменения влекут за собой изменения механических свойств, так как структура сплава и его свойства взаимосвязаны. Брак смеси по зернистости может повлечь за собой брак по физикомеханическим свойствам. Для исправления такого брака либо проводят дополнительный размол смеси, если она отличается более крупной зернистостью в результате недостаточного размола, либо подбирают режим спекания, обеспечивающий получение сплава требуемой зернистости в случае перемола смеси.

Брак, образующийся в процессе изготовления смесей, наносит большой ущерб производству, поскольку забраковывается сразу партия смеси значительной массы. Чтобы предотвратить образование брака, необходимо тщательно соблюдать все режимы процессов, указанных в инструкции, а также правила эксплуатации оборудования.