机加工——更具体地说,是使金属去除成为可能的工具

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1982

几十年前,只有一个选择:高速工具钢,如钼类M2, M4, M50和钨系列T15。对于这些特殊工具钢,最好的热处理工艺是,在某一时期,熔盐,因为成功硬化需要精确的时间。由于铁母材中含有大量的合金元素,如钒、钼、钨、铬、镍和钛,M系列工具在2200°F[1204°C]和T系列工具在2300°F[1260°C]下的浸泡时间非常短,只有3到5分钟。短的时间足以使铁由于高温而转变为奥氏体或伽马铁,但又没有长到让太多的合金元素进入溶液。富合金的伽马铁在淬火后会产生过多的残余奥氏体,而没有足够的未溶解或游离碳化物来提供与马氏体基体相补充的耐磨性。

最终,真空炉取代了大部分的盐罐,但真空加工缺乏精确的短时间浸泡控制:进入金属/陶瓷,如碳化硅和更常见的碳化钨刀片,以及最近开发的立方氮化硼材料。今天生产的所有圆锯片都有碳化钨镶齿钎焊到金属盘上。随着加工科学的发展和计算机控制允许极其精确的尺寸控制,管理齿轮畸变的新想法开始出现,这导致了硬车削或硬加工(首先热处理齿轮然后使用最终加工-不要混淆最终磨削)。硬加工见证了金属去除科学的发展,因为在工具-金属界面产生的巨大热量导致钢的“微熔化”,并努力了解到底发生了什么。即使是这些高科技工具材料也必须经过热处理以获得所需的质量。

所有这些所谓的复合材料开始作为粉末,必须与蜡粘合剂混合,以保持压实插入的形状之前烧结。碳化钨镶件由碳化钨和钴颗粒组成,再加上压缩成适当形式的粘结剂,必须烧结使颗粒扩散成固体形式。然而,在烧结过程中,它们仍然缺乏适当的密度,因此需要HIP或HIP(热等静压)来完成整个过程。我们的姐妹公司ALD- holcroft的另一家母公司,德国ALD真空技术公司gmh生产超压烧结或烧结- hip炉。这些炉是带有石墨热区和加热元件的真空炉,但它们也能够将压力提高到90巴(135psi)。

在烧结炉开发之前,复合材料衬垫是在真空炉中烧结,冷却和移除,再加热和安装在一个单独的高压釜中。这个过程有一个主要缺点;在安装后,镶齿出现了所谓的“钴湖”,即分离碳化钨颗粒的钴岛,导致工具磨损增加。在没有冷却的情况下,立即在烧结过程中进行转移,大大减少了钴湖的形成。

烧结hip炉由asme设计的符合压力容器锅炉规范第8节的压力容器组成。该热区由圆形层压石墨毡箔毡绝缘夹层组成,在两端密封,以便在脱蜡过程中可以容纳蜡蒸汽,以去除粘合剂。在内室或热区,石墨加热元件配置,以适应90棒氩的对流特性。

操作的顺序包括在碳碳或碳复合材料轧辊上滚动插入的石墨托盘层。疏散至约100微米(。1托)[0.133毫巴]和热量,开始脱蜡过程。熔化的蜡从热区排入冷凝器,然后将插入件的负载加热到2400°F至2600°F(1315°C至1427°C),然后用氩气将压力提高到90 bar。在适当的浸泡时间后,系统冷却。Hipping压缩嵌件,减少其体积10%至25%。

80年代末,当霍尔克罗夫特在德固赛的许可下生产烧结- hip炉时,我有机会目睹了对新制造的压力容器的检查。该过程包括用水对容器进行流体静压,使其达到工作压力的125%,然后是75 bar (1087 PSI)。

“非洲女王”和十几个工程师和检查员站在新造的船体周围,死气沉沉的,像死人一样安静。当巨大的表盘上的指针缓慢地显示压力在上升时,“非洲女王”泵着气,咚咚地响着,发出嘶嘶声。突然,砰的一声,接着又是一声,然后是吱吱的声音,我发现自己在不显眼的地方看是否有人在寻找出口标志。我假装鼓起勇气,问旁边的人:“这是怎么回事?”他说:“那只是容器变圆了。”