无压浸渍法
粉末冶金液相烧结的特殊方式
无压浸渍法,是当前国内外制造石油钻头、地质钻头和扩孔器的主要方法,是粉末冶金液相烧结的一种特殊方式。由于工艺简单易行,随着模具的变化可以造出复杂多样尺寸较大的制品,现已做为一个先进的工艺而被制造厂家广为采用。
简介
无压浸渍法,是当前国内外制造石油钻头、地质钻头和扩孔器的主要方法,是粉末冶金液相烧结的一种特殊方式。它是把做为骨架的具有一定粒度配比的硬质金属粉末和所用超硬磨料,按要求先装入所设计的石墨模具中,把钻头钢体置于特定位置,经敲振使模具内的骨架粉末改善其堆积状况,使其均匀充满模具空间并达到一定密度,然后根据粉末的孔隙度在粉末上部放入适量粘结金属。把装料完成的模具放入箱式电炉中,当炉内达到预定温度后,粘结金属熔化并逐渐渗入骨架粉末中,冷却后磨料、骨架粉末、钻头钢体和粘结金属结为一体,达到具有一定形状和良好机械性能的产品。
由于工艺简单易行,随着模具的变化可以造出复杂多样尺寸较大的制品,现已做为一个先进的工艺而被制造厂家广为采用。
无压浸渍法烧结前提
根据工艺特点,必须具备下列烧结前提:
1.骨架粉末和粘结金属的熔点必须相差很大,不然该法将不能成立。如经常采用的骨架粉末铸造碳化钨(W2C)的熔点为2730℃ ,碳化钨的熔点为2630℃ ,而粘结金属的熔点一般为1000℃-1080℃ 。
2.烧结过程中液粘结金属、固骨架粉末两相一般不能相互熔解或形成化合物,不然将影响液相浸渍性及胎体本身性能。
3.液相对固相有良好的润湿性,不然浸渍将不能进行。
无压浸渍法的液相渗透理论,一些文献都解释为“骨架粉末的毛细作用” 。是“在烧结过程中达到烘结温度后,粘结金属熔化,靠毛细作用渗入骨架粉末中,使之成为一种假合金” 。或“在毛细管现象的作用下,粘结金属能完善地浸渍整个骨架粉末孔间。”
毛细作用的现象
毛细作用,在多孔介质液相浸渍中无疑有重要作用,但在实践中发现与之难以解释的现象,这些现象是:
1.液相的流出
在烧结模具下部有间隙的制品时如扩孔器等液相易从此下部间隙中流出。这种流出不应以毛细现象来解释,而是液态粘结金属自身重力克服了骨架粉末与粘结金属间的附着力而产生的液相渗流。
2.渗流压力变化对渗透速度的影响
在实践中发现放入过量的枯结金属对骨架粉末的渗透是有利的渗的好速度快。这种由于压力变化而产生的现象也是难以用毛细现象解释的。大家知道,毛细作用是在液面与固体的接触处,由于液体分子间和液体固体分子间相互吸引而引起液面升高或下降的作用,是分子间的吸引力、附着力,是与外界压力变化无关的物理现象。
大量实践表明:无压浸渍法在烘结过程中,毛细作用并不是粘结金属对骨架粉末渗透全过程的唯一作用力,粘结金属熔化后而产生的自身的渗透压力重力对浸渍速度是有影响的。
达西渗流定律对无压浸溃法的指导意义
根据达西渗流定律对无压浸渍法烧结制品时的液相渗透速度、渗透量进行定量计算现时是因难的。这不仅是由于被计算的各种参数具有相当大的随机性(如采用不同工艺时骨架粉末的不同性质、成分、粒度、形状、松装密度,粘结金属不同性质、成分、熔点、与骨架粉末的湿润性,模具设计及组装的不同点及渗透通道的合理性以及烧结工艺的差异、炉内保护气氛、温度场的均匀性等),而且在烧结条件下的各种液态金属的物理特征用的测试手段也是难以准确表达的,因此,只能在一定临界条件下,根据积累的大量实践数据进行定性的讨论:
1.烧结金刚石钻头等制品时,应根据制品的大小、复杂程度、渗透深度等适当增加所用粘结金属的重量或用一定形式施加一定压力,以增加浸渍压力,提高渗透速度,缩短烧结时间。
2.增大浸渍面积和通道,改制品的单一的内或外浸渍为多方向内外同时浸。
3.对形状复杂或尺寸较大的制品,应适当提高烧结温度,以降低液态粘结金属的粘性,提高其流动性。
总结
1.无压浸渍法浸渍过程的渗透动力,并不仅是由于骨架粉末的毛细作用,也是由于渗透压力粘结金属本身的重量的作用。
2.无压浸渍法在当前烧结温度高于粘结金属熔点30℃-60℃ 或更高具有相当流动性条件下,存在液体相在承压条件下的渗流。
3.达西渗流定律对无压浸渍法的渗透规律具有指导意义。
参考资料
最新修订时间:2022-08-25 14:53
目录
概述
简介
无压浸渍法烧结前提
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