Оборудование

Измельчение твёрдых сплавов

измельчение твердых сплавов

В процессе утилизации металлообрабатывающего инструмента часто приходится решать  проблему дробления фрагментов из твёрдого сплава. Обычные шаровые мельницы для этого непригодны из-за высокой твёрдости  данных материалов. Между тем предварительное измельчение твёрдых материалов необходимо, поскольку в противном случае их вторичная переработка  (а особенно – твёрдых сплавов) трудноосуществима, а то и невозможна.

Читайте также: Лом твердого сплава

Состав и характеристики твёрдых сплавов

Дробление твёрдых сплавов – это процесс получения шарообразных  частиц из цельной заготовки. В практике переработки лома чаще приходится иметь дело со следующими марками твёрдых сплавов (см. таблицу):

Марка твёрдого сплаваХимический состав, %Твёрдость. HRAПредел прочности на изгиб, МПаПлотность, г/см3
Карбид вольфрама WCКобальт
ВК892889…90140014,5…15,5
ВК15851587…88165013,8…14,0
ВК20802086,5…87210014,5…14,8
ВК30703065…86190014.6…15,1

Понятно, что при таких прочностных характеристиках никакой стальной инструмент с измельчением твёрдых веществ не справится. Дело осложняется ещё и тем, что такие сплавы чрезвычайно хрупки, поэтому контактный способ измельчения будет сопровождаться разлетом осколков инструмента в разные стороны, и, тем самым, способствовать заклиниванию подвижных частей дробильного оборудования.

производство твердых сплавов

Измельчение твердых сплавов необходимо для производства и спекания новых сплавов

Твердосплавная технологическая оснастка редко имеет размеры, превышающие 120…150 мм (исключение составляют только твердосплавные валки). Поэтому её измельчение выполняется с применением высокоэнергетических методов обработки. Изношенные валки из твердых сплавов предварительно разрушают ударами копрового молота, а далее также подвергают электрофизической обработке.

Технология дробления твёрдых сплавов

Твердый сплав, готовый к дроблению

Твердый сплав, готовый к дроблению

Используются два варианта, которыми возможно дробление твёрдых тел: при помощи нестационарного электрического разряда (так действуют электроискровые и электроимпульсные станки), либо стационарным дуговым разрядом, подобным сварочному. Иные, в частности, механические процессы и аппараты измельчения твёрдых материалов непригодны.

Более массивные изделия дробят электродуговым разрядом, производительность процесса при этом достигает 25000…30000 мм3/мин.

Для электроискрового/электроимпульсного дробления используют следующие технологические режимы:

  1. Мощность генератора импульсов, кВт – 8…12.
  2. Скважность импульсов, мкс – 100…10000.
  3. Частота импульса, Гц – 50…1000.
  4. Рабочая жидкость – масло «Индустриальное 20» + керосин осветительный в пропорции 1:1.
электроимпульсное дробление

Электроимпульсное дробление

С ростом технологической мощности процесса эффективность дробления увеличивается, и достигает 30…150 мм/мин. При этом одновременно растут размеры частиц твёрдого сплава – до 1…3 мм, и изменяется их конфигурация, однако  для конечного результата это несущественно. Это – медленное измельчение твёрдых материалов. При дроблении твёрдого сплава электродуговым разрядом размеры частиц увеличиваются, и их удаление из зона обработки производится путём прокачки диэлектрика под  повышенным давлением.

Оборудование и последовательность процесса дробления

 

Практическое распространение на предприятиях, которые занимаются утилизацией твёрдых сплавов, получили следующие виды станков-дробилок твёрдых сплавов для их последующей утилизации:

  • Электроискровые, с поступательно или вращательно движущимся электродом- инструментом. Например, модель 4Б611 – переносная, используется для дробления твёрдосплавных изделий размерами до 50×50× 50 мм, при скорости дробления до 15 мм/мин.  В качестве стационарного станка применяется  модель 4В611, где можно дробить твёрдый сплав размерами до 100×100× 100 мм, при скорости до 30 мм/мин. Это считается медленным измельчением твёрдых материалов;
  • Электродуговые станки типа «Дуга-8Г», которыми можно выполнять разделку твёрдосплавных фрагментов размерами в плане до 300× 300 мм. При напряжении на дуге 20…25 В, прямой полярности тока и его силе до 1000 А, скорость дробления доходит до 60…80 мм/мин.

Дробление твёрдых сплавов происходит следующим образом. Подлежащая дроблению заготовка помещается в ванну с жидким диэлектриком, где закрепляется на рабочем столе станка. В столе имеются отверстия для удаления частиц твёрдого сплава. После включения установки профилированный (или непрофилированный) электрод касается поверхности заготовки. В этом месте происходит пробой межэлектродного промежутка и начинается процесс электроэрозии. Шаровидные частицы твёрдого сплава скапливаются на дне ванны, откуда откачиваются насосом в специальный бункер, и там высушиваются.

В качестве электрода-инструмента используется медь или латунь (для электроискровых станков), либо графит – для электродуговых. Поскольку частицы твёрдого сплава покрыты тонкой углеводородной плёнкой, после измельчения требуется ещё обезжиривающая обработка дробленых фракций твёрдого сплава.

порошок твердого сплава

Порошок твердого сплава

Дробление твёрдых сплавов профилированным электродом-инструментом применяют для измельчения крупных фрагментов. Для особо габаритных заготовок процесс выполняют в две стадии: вначале непрофилированным электродом заготовку разрезают на несколько более мелких, а затем к ним применяют технологию дробления, которая была описана ранее. Поскольку весь шлам откачивается из ванны с диэлектриком, то потери сырья при измельчении твёрдых сплавов практически отсутствуют.