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      刀片的新生和再生簡潔好懂值得收藏
      山特維特可樂滿 · 2018-09-10 11:10:24       |     3863        山特維特可樂滿   

             幾乎所有金屬制品都用刀片加工而成。無論是航空工業或能源行業,還是消費品領域,均無例外。刀片使用規模大、應用范圍廣,大型發動機缸體銑削,運動鞋制造商使用的模具,切削表盤加工……這些都離不開刀片的使用。


             對刀片的要求也很多:高耐磨性、長刀具壽命、高金屬去除率和高可靠性,甚至還要求在嚴酷條件(例如復雜的走刀和深型腔)下、干切或者濕切都具有高性能,保證工件尺寸的小公差且表面質量出色。


             為了能夠在極端受熱和受力的情況下達到這種完美的性能,刀片采用世界上最堅硬的材質制成。毫無疑問,不折不扣的精密度絕對是成功的關鍵。


             刀片的生產制作過程是一種藝術。山特維克可樂滿的基默工廠是兩座制造產品基體粉末的工廠之一。這種粉末被送到其它生產工廠或用于內部生產。



      山特維克可樂滿基默工廠


             典型的刀片由80%碳化鎢和金屬基體制成,金屬基體的作用是將堅硬的硬質合金粉末粘接在一起,其中鈷最常見。生產刀片的過程非常復雜,需要花兩天以上的時間才能完成,會遇到大量的挑戰。除了絕對精密和可靠外,清潔度是一個先決條件。整個過程必須做好質量保證,容不得絲毫的馬虎。


             第一步是保證每種具體粉末的成分配比恰到好處。鎢是一種有限的原材料,來源于山特維克位于奧地利的礦山或再生刀片。鈷、鈦及其它所有成分來自經過精心挑選的供應商,他們可以保證質量一致,從而不會影響成品的質量。盡管如此,為了安全,每個批次都要在實驗室進行一絲不茍的測試。然后主要成分自動分配到沿稱重線不同站點的容器中。對于某些刀片,需要手動添加少量特殊成分。經過所有不同站點后,滿箱的重量將達數百千克。


            下一步是研磨,將容器內的成分與乙醇、水和有機化合物混合,并將它們研磨至所需的粒度:通常直徑為0.1~5微米。此過程耗時8~55小時,具體取決于成品的配方。合成物是一種灰色的漿料,其稠度與酸奶飲料差不多。然后將漿料泵入噴霧干燥器中,噴霧干燥器用熱氮氣蒸發乙醇和水的混合物。


             當粉末干燥時,它由直徑約100微米的球形顆粒組成。樣品被送到實驗室進行質量檢查。然后,將現成的粉劑填充到較小的桶中,并使用壓制機加工,由其中有機化合物充當粘接劑,在壓制后將粉末粘接在一起。特定刀片的模具就位后,模具內腔就會充滿粉末,機床在制造單個刀片時,可施加50噸的壓力。即使整個過程的自動化很高,每張刀片仍會被稱重,然后操作人員以一定的時間間隔進行外觀控制,以確保最高的質量和精度。在此階段,刀片仍然非常脆弱,所以下一步就是進入燒結爐。


             燒結爐一次可燒結數千片刀片。刀片被加熱到大約1,500℃,其中工藝過程耗時約13小時,并使壓制的粉末熔化成硬質合金,這種合金是一種極其堅硬的材質。然而,這個過程會導致嚴重的收縮:燒結刀片的尺寸只有壓制件尺寸的一半左右。在再次送往實驗室進行質量檢查后,將刀片的頂部和底部磨削至正確的厚度。因為硬質合金非常堅硬,要使用含有1.5億顆工業金剛石小顆粒的砂輪,才能將其磨至正確厚度。通常情況下,刀片還要再次打磨,以達到其精確的槽型和尺寸。


             這是制造過程中的關鍵一步,使用6軸磨床,可確保非常嚴格的公差,以至于在基默工廠一直流傳著這樣一則笑話:“如果你打個噴嚏,公差馬上就會發生變化”。


             刀片打磨好后,馬上清潔并涂層。為了避免任何油脂或灰塵,拿取刀片時必須戴好手套。刀片涂層有化學氣相沉積(CVD)和物理氣相沉積(PVD)兩種不同的涂覆方式。在典型的CVD中,刀片基體接觸一種或多種揮發性涂覆氣體,涂覆氣體在刀片基體表面上反應,以生成所需的沉積物。物理氣相沉積工藝在低壓爐中進行,將刀片放置在旋轉式傳送帶上并進行涂覆,使刀片變得更加堅硬、更加強韌,甚至更加耐磨。


             完成此工步后,刀片隨時可包裝和運輸,但裝運前還要進行一次徹底的質量檢查。即使在整個過程中經過多次檢驗,但還是要用肉眼進行手動檢查。另外,還要與藍圖和批次訂單進行比較,用激光打上正確的材質標記。



      基默工廠的生產線


             但是,這僅僅是刀片的開端。與此過程中使用的其他原材料一樣,鎢也是一種有限的資源,回收再利用是至關重要的。刀片的使用壽命期間,實際上刀片只有很少的一部分被磨損,大部分材料可再利用?;厥沼袃r值的天然資源的方式有多種,其選擇取決于所使用的刀片組成成分:通過鋅工藝的直接再循環,廢舊硬質合金通過化學手段和/或物理手段分離成粉末而不改變其實際組成成分,最大限度地降低能耗和減少化學廢棄物; 通過間接的化學回收,所有材料都溶解成原子組分,通過提純、萃取和結晶工藝后,得到初制品,然后進行熱粉末冶金工藝。



             在其它工步中,保護環境的可持續解決方案也已到位:例如,燒結爐排出的多余熱量被回收后,用于大樓冬季制熱或夏季制冷。此外,我們還回收打磨過程中收集的多余硬質合金以及用作切削液的油。



      基默工廠生產的GC4335刀片


             山特維克可樂滿技術平臺研發總監Marco Zwinkels說:“我們的重點是確保不折不扣的產品質量,因此,我們制定了非常完善的質量保證過程。與此同時,我們深刻意識到,我們不能浪費珍貴的原材料,所以我們竭盡所能讓生產工藝更加環保。這就是現在用于制造刀片的大多數材料都來自回收工藝的真正原因?!?/span>

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