Технология спекания изделий

23.07.2019

Изделия спекают в электрических печах с алундовой или графитовой трубой в одну или две стадии, а также в вакуумных печах. При двухстадийном спекании предварительное спекание проводят при низкой температуре в передней части трубы или в отдельной печи. На первой стадии спекания удаляется пластификатор, на второй стадии при высоких температурах формируется сплав.

Режим предварительного спекания выбирают с учетом назначения этой операции, конфигурации и габаритов спекаемого изделия.

Максимальная температура окончательного спекания зависит главным образом от состава сплава. Для сплавов WC—Co она зависит от содержания кобальта и от зернистости смеси, из которой изготовлены изделия. Чем больше кобальта или чем дисперснее смесь, тем ниже температура спекания. Для сплавов ТiC—WC—Co температура спекания зависит от содержания титана и кобальта. Ниже приведены средние температуры спекания сплавов в зависимости от состава и зернистости исходных смесей, °С:

На практике допустимо отклонение от указанных

температурных режимов. Однако спекание при более низких температурах потребует большей выдержки, что невыгодно. Применение высоких температур сокращает продолжительность процесса, но быстрая смена температур может привести к растрескиванию изделия сложной формы. Для полного протекания процессов, связанных с уплотнением сплава и ростом зерен карбидных фаз, необходимо, чтобы изделия некоторое время находились в горячей зоне печи.

Горячей зоной называется участок трубы или муфеля печи с максимальной температурой. Длина горячих зон у печей различного типа равна 250—450 мм. В зависимости от длины горячей зоны рассчитывают скорость движения лодочек в печи. Время пребывания лодочек в горячей зоне изменяется от 30 мин до 2 ч. Основной характеристикой каждой печи спекания является температурная кривая, отражающая температуру каждой точки трубы. Поэтому, прежде чем приступить к спеканию изделий, необходимо снять температурную кривую печи. Ее снимают в печи, разогретой до температуры спекания. Начальный участок печи с температурой от ~ 200 до 700° С промеряют хромель-алюмелевой термопарой, которую продвигают в печь с очень небольшой скоростью примерно на 10 см через каждые 10—15 мин.

Установившуюся температуру данного участка трубы и расстояние конца термопары от начала загрузочного патрубка печи фиксируют. Температурную кривую дальнейшего участка печи с более высокой температурой снимают с помощью особой температурной лодочки, представляющей собой обычную графитовую лодочку с уложенной в нее на слой засыпки графитовой трубочкой (экраном), имеющей в центральной части донышко. Схема такой лодочки представлена на рис. 43.
Технология спекания изделий

Температурную лодочку помещают в печь и механическим толкателем продвигают вдоль печи со скоростью 5—7 мм/мин. До пуска толкателя фиксируют точное время и место загрузки температурной лодочки. За ней двигаются лодочки, наполненные бракованными изделиями, уложенными в соответствующую засыпку. По мере приближения температурной лодочки к горячей зоне печи трубочка нагревается и по ней через каждые 10—15 мин замеряют температуру оптическим пирометром. При движении лодочки в горячей зоне температуру замеряют через каждые 5 мин. Все замеры температур и время, через которое их проводят, записывают. После этого в координатах длина трубы — температура строят график температурной кривой, т. е. график распределения температур по длине трубы печи. Характерная температурная кривая для печей спекания представлена на рис. 44.

Для снятия температурной кривой, помимо температурной лодочки, можно пользоваться так называемой «ползущей», вмонтированной в лодочку вольфрам-рениевой термопарой (ВР5/ВР20). Этот метод более точен, но гораздо более сложен по монтажу.

В печах сопротивления с алундовой трубой изделия спекают в графитовых лодочках круглого или прямоугольного сечения в зависимости от сечения трубы или муфеля. На дно графитовой лодочки примерно на высоту 15—20 мм насыпают засыпку и на нее укладывают спрессованные изделия на опорную грань вверх рабочей частью или на широкую плоскость.

Изделия засыпают слоем засыпки толщиной 3—5 мм. На этот слой укладывают следующий ряд изделий и так до заполнения всей лодочки. Верхний ряд изделий засыпают слоем засыпки толщиной до 10 мм и в некоторых случаях закрывают графитовой пластиной.

Изделия, к поверхности которых предъявляют повышенные требования, а также тонкие изделия и изделия большой длины, которые могут сильно прогнуться во время спекания, укладывают на графитовые пластины, которые в свою очередь покрывают либо тонким слоем засыпки, либо бумагой. Далее изделия засыпают слоем засыпки, на которую снова укладывают пластину с изделиями, и т. д. до заполнения всей лодочки.

В последнее время ассортимент изделий из твердых сплавов значительно расширен. Изготовляют различного вида фасонный инструмент сложной конфигурации, а также тонкие и длинные пластины, которые применяют в качестве ножей для бесцентровошлифовальных станков размером 400x15x5 мм и пластин размером до 250x15x2 мм для разнообразного деревообрабатывающего инструмента.

Изготовление длинных и тонких пластин осложняется высокими требованиями к их прямолинейности. Эти

требования вытекают из необходимости точной пригонки их на шлифованную опору инструмента. Для этого необходима шлифовка опорных плоскостей твердосплавных пластин, которую трудно проводить при большой кривизне. В связи с этим желательно получить спеченное изделие с минимальной величиной коробления.

Схема укладки, обеспечивающая минимальное коробление изделия, показана на рис. 45.

Верхняя пластина под воздействием груза давит на спекаемую пластину сверху и с торцов и вследствие этого препятствует короблению пластины в любой плоскости.

Для предотвращения науглероживания изделия на хорошо отшлифованную поверхность графитовой пластины насыпают тонкий слой корракса. Корракс насыпают и поверх твердосплавной пластины под верхнюю графитовую накладку. Когда конфигурация изделия слишком сложна и не допускает соприкосновения с засыпкой, изделие укладывают на графитовую пластину, затем ставят опоры, высота которых несколько больше высоты изделия, а на опоры кладут вторую пластинку. Все свободное пространство лодочки заполняют засыпкой.

Возможны и другие способы укладки. Лодочки с изделиями помещают в печь со стороны загрузочного патрубка. Включают механический толкатель, и лодочка начинает двигаться вдоль печи с установленной скоростью.

После спекания изделия высыпают из лодочек на сито с отверстиями 7—8 мм для отделения от засыпки и окончательно очищают на специальном аппарате увлажненным песком либо металлической крошкой, подаваемой под давлением сжатого воздуха.

Изделия, прессуемые в виде заготовок и требующие сложной механической обработки, а также фасонные изделия предварительно спекают в печах сопротивления с графитовой или алундовой трубой или муфелем в непрерывном токе водорода при температуре 700—750° С.

Порядок укладки изделий для предварительного спекания и загрузка лодочек в печь аналогичны описанным.

Температуру предварительного спекания измеряют хромель-алюмелевой термопарой и регистрируют самопишущим прибором.

Температура окончательного спекания регулируется автоматически. Автоматику настраивают по горячей зоне трубы. Дополнительный контроль температуры проводится оптическим пирометром.

Имя:*
E-Mail:
Комментарий:
Информационный некоммерческий ресурс fccland.ru © 2019
При цитировании и использовании любых материалов ссылка на сайт обязательна