一种超高压水切割用水刀砂管的制备方法及模具技术

本发明专利技术公开了一种超高压水切割用水刀砂管的制备方法及模具，包括：使用包含原料粉末的混合物，通过挤压成型挤出带有中心孔的棒状成形体的工序(A)，对所述成形体进行脱脂的工序(B)；和烧结所述脱脂后成形体以获得烧结体的工序(C)；在所述工序(A)结束后，实施至少一次包括端部内锥状口加工的机械加工；所述工序(C)至少包括第一次真空烧结和第二次真空烧结，所述第二次真空烧结工序中，在所述第一次真空烧结后的成形体上表面覆盖至少一层石墨纸。采用本发明专利技术的水刀砂管制备方法能够明显减少带有中心孔细长棒材烧结过程发生弯曲或椭圆变形的现象，最终制得中心孔孔径为φ0.76mm的水刀砂管产品的合格率达到97％以上。的水刀砂管产品的合格率达到97％以上。的水刀砂管产品的合格率达到97％以上。

【技术实现步骤摘要】
一种超高压水切割用水刀砂管的制备方法及模具


[0001]本专利技术涉及一种超高压水切割领域，特别涉及超高压水切割用水刀砂管的制备方法及模具。

技术介绍

[0002]水刀砂管是超高压水切割的关键零部件，应用时由于受到磨料和高压水射流的严重冲蚀，材质要求具有超高耐特性，目前最常用的材料为无粘结相硬质合金材料(又名无钴或低钴硬质合金或WC基陶瓷)，基本组成成份为：WC含量高于95wt.％，Co含量低于1wt.％，其它添加剂。
[0003]超高压水切割用水刀砂管的长度一般为30mm～150mm的圆棒，最常见的长度为50.8mm，76.2mm和101.6mm；砂管一端开有25
°
～60
°
的内锥状口，用于磨料的顺畅通过，圆棒轴向芯部有φ0.3mm～1.2mm的细长中心孔，由于该细长中心孔是高压水射流和磨料的通道，因此要求其精度极高，否则高压水射流将发生偏磨，砂管的寿命将呈几十倍下降。其精度要求如下：与水刀砂管的圆棒外圆同轴度小于0.01mm，中心孔的圆度小于0.005mm，中心孔的直线度小于0.005mm，表面粗糙度小于Ra0.4。
[0004]中国专利技术专利CN201810470378.6公开了提供一种高性能水刀陶瓷砂管及其制备方法，其中，所述高性能水刀陶瓷砂管包括：管体，所述管体一端为锥形端，所述管体以无压烧结碳化硅、无压烧结碳化硼或无压烧结硼化钛造粒料为原料，通过冷等静压成型工艺压制成型，然后经过无压烧结工艺完成陶瓷致密烧结，冷却后得到陶瓷毛坯，再将陶瓷毛坯进行精磨加工，得到陶瓷砂管成品。但采用现有技术的烧结工艺容易导致水刀砂管棒状毛坯在烧结过程中变形，容易导致水刀砂管棒状毛坯的细长中心孔在烧结过程中变形，而导致产品报废。
[0005]中国专利技术专利CN201811233774.3公开了一种属于耐磨零件制备
的一种带内孔的纳米晶硬质合金棒材及其制备方法。所述硬质合金棒材是按照下述重量份原料制备的：混合粉末90.5～92.5％，成型剂7.5～9.5％。其中混合粉末包含WC粉98.50～99.65％、Co粉0～0.8％、晶粒抑制剂0.35％～0.75％；其中成型剂由聚乙二醇、低分子聚合物和高分子聚合物组成。所述硬质合金棒材的具体制备方法包括球磨、混炼、制粒、注射成形、脱脂和烧结等工艺。但采用现有技术的烧结工艺容易导致水刀砂管棒状毛坯在烧结过程中变形，容易导致水刀砂管棒状毛坯的细长中心孔在烧结过程中变形，而导致产品报废。
[0006]如何解决水刀砂管棒状坯体在烧结过程中的变形问题，特别是水刀砂管棒状坯体的细长中心孔在烧结过程中的变形问题是本领域亟待解决的问题。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的在于克服现有技术之不足，提供一种超高压水切割用水刀砂管的制备方法，通过该制备方法能够明显减少带有中心孔细长棒材烧结发生弯曲变形或中心孔发生椭圆变形的现象。
[0008]本专利技术解决其技术问题的所采用的技术方案是：
[0009]一种超高压水切割用水刀砂管的制备方法，包括：
[0010]使用包含原料粉末的混合物，通过挤压成型挤出带有中心孔的棒状成形体的工序(A)，对所述成形体进行脱脂的工序(B)；和
[0011]烧结所述脱脂后成形体以获得烧结体的工序(C)；
[0012]在所述工序(A)结束后，实施至少一次包括端部内锥状口加工的机械加工；
[0013]所述工序(C)至少包括第一次真空烧结和第二次真空烧结，所述第二次真空烧结工序中，在所述第一次真空烧结后的成形体上表面覆盖至少一层石墨纸。
[0014]本专利技术采用挤压成形技术制备获得带有长度30mm～150mm、直径φ0.3mm～1.2mm细长中心孔的棒材挤压成形体，通过在第二次真空烧结的棒材坯体上覆盖至少一层石墨纸，使得烧结过程中棒材坯体四周碳气氛和温度均匀一致，明显减少带细长中心孔棒材烧结发生弯曲或椭圆变形现象。
[0015]在推荐的实施方式中，所述石墨纸的单层厚度为0.3mm～2.0mm。
[0016]在推荐的实施方式中，所述第一次真空烧结和第二次真空烧结工序中，所述成形体放置在石墨槽板上，多个石墨槽板堆叠设置进行烧结，相邻所述石墨槽板之间形成封闭空间。采用全封闭式加盖石墨纸的烧结方法。
[0017]在推荐的实施方式中，在所述第一次真空烧结工序中，在所述脱脂后成形体上表面覆盖至少一层石墨纸，所述第一次真空烧结的温度为800℃～1200℃，真空度为小于30Pa，保温时间为1h～1.5h。
[0018]所述第二次真空烧结的温度为1500℃～1850℃，真空度为小于30Pa，保温时间为1.5h～2h。
[0019]在推荐的实施方式中，所述工序(C)还包括第三次烧结工序和第四次烧结工序，所述第三次烧结工序为热等静压烧结，烧结温度为1450℃～1800℃，烧结气氛为Ar气气氛，压力为150MPa～180MPa，保温时间为1.5h～2h。
[0020]所述第四次烧结为真空烧结，烧结温度为800℃～1200℃，真空度为小于30Pa，保温时间为1h～2h。
[0021]在推荐的实施方式中，对第一次真空烧结得到的棒状预烧结体实施包括所述端部内锥状口加工的机械加工。
[0022]在推荐的实施方式中，在所述工序(A)中，还包括对所述原料粉末处理的工序，所述处理工序包括依序进行的球磨工序、真空搅拌工序和擦筛制粒工序，在所述球磨工序中，所述原料粉末按照92wt.％～98wt.％WC粉末，0wt.％～1wt.％选自Co、Ni或Fe粉末中至少一种，0.3wt.％～1.2wt.％晶粒抑制剂，及1wt.％～8wt.％其它添加粉末的配比，加入球磨机中球磨处理，获得球磨混合料粉末，所述晶粒抑制剂选自Cr3C2和VC中的至少一种，所述其他添加粉末选自ZrC、TiC、Mo2C、TaC、NbC、SiC、Cr3C2、VC、B4C、ZrB、ZrB2、TiB、TiB2、WB、W2B、W2B5、CrB、ZrO2、MgO、Al2O3、AlN、ZrN、TiN、TiCN、Si3N4、BN、稀土和稀土氧化物中至少一种。
[0023]在推荐实施方式中，在所述真空搅拌工序中，将所述球磨混合料粉末和成型剂加入搅拌机中，在真空下加热到70℃～90℃后搅拌，所述成型剂添加量为3wt.％～8wt.％，所述成型剂的成分包括：58#石蜡35wt.％～45wt.％，43#石蜡20wt.％～25wt.％，C11烯胫15wt.％～20wt.％，矿物油15wt.％～25wt.％。
[0024]本专利技术的另一目的在于提供一种用于超高压水切割用水刀砂管制备方法的挤压成型模具：
[0025]所述挤压成型模具的挤压芯杆材质为超细晶硬质合金，所述超细晶硬质合金的WC晶粒度为100nm～200nm，所述超细晶硬质合金成分包括12wt.％～18wt.％Co，0.3wt.％～1.2wt.％晶粒抑制剂，余量为WC，所述晶粒抑制剂选自Cr3C2和VC中的至少一种。
[0026]与钢质和常规硬质本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超高压水切割用水刀砂管的制备方法，其特征在于，包括：使用包含原料粉末的混合物，通过挤压成型挤出带有中心孔的棒状成形体的工序(A)，对所述成形体进行脱脂的工序(B)；和烧结所述脱脂后成形体以获得烧结体的工序(C)；在所述工序(A)结束后，实施至少一次包括端部内锥状口加工的机械加工；所述工序(C)至少包括第一次真空烧结和第二次真空烧结，所述第二次真空烧结工序中，在所述第一次真空烧结后的成形体上表面覆盖至少一层石墨纸。2.根据权利要求1所述的一种超高压水切割用水刀砂管的制备方法，其特征在于，所述石墨纸的单层厚度为0.3mm～2.0mm。3.根据权利要求1所述的一种超高压水切割用水刀砂管的制备方法，其特征在于，所述第一次真空烧结和第二次真空烧结工序中，所述成形体放置在石墨槽板上，多个石墨槽板堆叠设置进行烧结，相邻所述石墨槽板之间形成封闭空间。4.根据权利要求1所述的一种超高压水切割用水刀砂管的制备方法，其特征在于，在所述第一次真空烧结工序中，在所述脱脂后成形体上表面覆盖至少一层石墨纸，所述第一次真空烧结的温度为800℃～1200℃，真空度小于30MPa，保温时间为1h～1.5h，所述第二次真空烧结的温度为1500℃～1850℃，真空度小于30MPa，保温时间为1h～1.5h。5.根据权利要求1所述的一种超高压水切割用水刀砂管的制备方法，其特征在于，所述工序(C)还包括第三次烧结工序和第四次烧结工序，所述第三次烧结工序为热等静压烧结，烧结温度为1450℃～1800℃，烧结气氛为Ar气气氛，压力为150MPa～180MPa，保温时间为1.5h～2h，所述第四次烧结为真空烧结，烧结温度为800℃～1200℃，真空度小于30MPa，保温时间为1h～2h。6.根据权利要求1所述的一种超高压水切割用水刀砂管的制备方法，其特征在于，对第一次真空烧结得到的棒状预烧结体实施包括所述端部内锥状口加工的机械加工。7.根据权利要求1所述的一种超高压水切割用水刀砂管的制备方法，其特征在于，在所述工序(A)中，还包括对所述原料粉末处理的工序，所述处理工序包括依序进行的...

【专利技术属性】
技术研发人员：张太全，刘超，郑文庆，蔡晓康，吴松毅，
申请(专利权)人：厦门钨业股份有限公司，
类型：发明
国别省市：