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硬质合金生产人员基础技能培训手册

工种：硬质合金生产人员

时间：2023年

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手册一：硬质合金生产人员基础技能培训手册

第一章：硬质合金生产概述

硬质合金是一种以高硬度、高耐磨性著称的难熔金属陶瓷材料，广泛应用于精密加工、模具制造、矿山工具等领域。其生产过程涉及粉末冶金、高温烧结、机械加工等多个环节，对生产人员的技能要求极高。

1.硬质合金的成分与特性

硬质合金主要由碳化钨（WC）和钴（Co）组成，其中WC颗粒作为硬质相，钴作为粘结剂。碳化钨含量越高，材料硬度越大，但韧性相应降低。常见的牌号包括YG（钴基）、YG6、YG8、YW（钨钴钛基）等，分别适用于不同工况。

2.生产流程概述

-粉末制备：通过化学合成或机械研磨制备WC和Co粉末，要求粒度均匀、纯度高。

-压制成型：将粉末放入模具中，在高压下（通常200-600MPa）压制成型，形成生坯。

-烧结：将生坯放入真空或惰性气氛炉中，加热至1200-1350℃高温，使WC颗粒结合，形成致密结构。

-机加工：对烧结后的材料进行研磨、抛光，去除毛刺，达到最终尺寸精度。

第二章：安全生产规范

硬质合金生产涉及高温、高压、化学品等危险因素，必须严格遵守安全操作规程。

1.个人防护装备（PPE）

-呼吸防护：佩戴防尘口罩或动力送风面罩，防止吸入WC粉末。

-眼部防护：佩戴护目镜，防止飞溅物伤害。

-手部防护：使用防割手套，避免机械损伤。

-防护服：穿戴耐磨工作服，防止化学品腐蚀。

2.设备操作安全

-压机操作：启动前检查模具是否完好，避免超载运行。

-烧结炉操作：加热前确认炉膛清洁，防止爆炸风险。

-研磨机操作：佩戴护目镜，防止砂轮碎片飞出。

3.应急处理

-粉尘爆炸：保持车间通风，严禁明火，配备灭火器。

-化学品接触：立即用大量清水冲洗，送医处理。

第三章：粉末制备技术

粉末质量直接影响硬质合金性能，需掌握以下关键技能。

1.粉末制备方法

-化学合成法：通过气相沉积或溶液沉淀法制备WC粉末，纯度高但成本高。

-机械研磨法：将WC原料研磨至纳米级，工艺简单但易污染。

2.粉末检测

-粒度分析：使用筛分或激光粒度仪检测粉末分布，要求WC颗粒均匀。

-杂质检测：通过X射线衍射（XRD）或扫描电镜（SEM）检测杂质含量。

3.粉末储存

-粉末需密封储存，避免潮湿或氧化，否则会影响烧结性能。

第四章：压制成型技术

压制成型是决定生坯密度和强度的关键步骤。

1.模具设计与制造

模具材料需选用高硬度合金钢，表面粗糙度低，防止粉末粘连。

2.压制工艺参数

-压力控制：压力过高可能导致WC颗粒破碎，过低则生坯强度不足。

-保压时间：通常为1-3分钟，确保粉末充分变形。

3.生坯缺陷排查

-密度不均：可能导致烧结后性能差异。

-裂纹：压制压力过大或粉末湿度不当引起。

第五章：烧结工艺控制

烧结是硬质合金致密化的核心环节。

1.烧结温度曲线

-升温阶段：需缓慢升温，避免粉末分解。

-保温阶段：温度需精确控制，通常在1250-1300℃保温2-4小时。

-冷却阶段：炉冷或空冷，防止急冷导致开裂。

2.气氛控制

烧结需在真空或惰性气氛（如氩气）中进行，防止WC氧化。

3.烧结缺陷分析

-气孔：烧结温度不足或保温时间过短。

-相变不完全：导致硬度不足。

第六章：机加工与检验

烧结后的硬质合金需进行精加工和性能检验。

1.研磨工艺

-使用diamondwheels（金刚石砂轮）进行研磨，避免普通砂轮磨损过快。

-研磨液需添加润滑剂，防止磨削热量过高。

2.尺寸检测

-使用千分尺或三坐标测量机（CMM）检测尺寸精度。

-表面粗糙度需符合图纸要求。

3.性能检验

-硬度测试：使用洛氏硬度计或显微硬度计检测。

-断裂韧性测试：通过冲击试验评估韧性。

第七章：质量改进与维护

持续优化生产流程，延长设备寿命。

1.常见问题与解决方法

-生坯强度低：调整压制压力或粉末粒度。

-烧结后变形：优化烧结温度曲线。

2.设备维护

-定期检查压机液压系统，防止漏油。

-烧结炉需定期校准温度控制器。

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手册二：硬质合金生产人员基础技能培训手册

第一章：硬质合金生产中的化学问题

硬质合金的制备涉及多种化学反应，理解化学原理有助于优化工艺。

1.碳化钨的生成

WC的形成是通过WCO?在高温下分解并与Co反应：

\[\text{WCO}_3\xrightarrow{\text{高温}}\text{WC}+\text{CO}_2\]

\[\text{WC}+\text{Co}\rightarrow\text{硬质合金}\]

2.钴的作用

钴作为粘结剂，其含量影响材料的韧性。过高钴含量会降低硬度，反之则易脆裂。

3.杂质的影响

氧化物（如FeO）会降低烧结温度，导致性能下降。需通过化学清洗去除原料中的杂质。

第二章：粉末冶金中的化学控制