Измельчение твёрдых 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 сплава | Химический состав, % | Твёрдость. HRA | Предел прочности на изгиб, МПа | Плотность, г/см3 | |
| Карбид вольфрама WC | Кобальт | ||||
| ВК8 | 92 | 8 | 89…90 | 1400 | 14,5…15,5 |
| ВК15 | 85 | 15 | 87…88 | 1650 | 13,8…14,0 |
| ВК20 | 80 | 20 | 86,5…87 | 2100 | 14,5…14,8 |
| ВК30 | 70 | 30 | 65…86 | 1900 | 14.6…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.
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.
к содержанию ↑Технология дробления твёрдых сплавов
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:
- Мощность генератора импульсов, кВт – 8…12.
- Скважность импульсов, мкс – 100…10000.
- Частота импульса, Гц – 50…1000.
- Рабочая жидкость – масло «Индустриальное 20» + керосин осветительный в пропорции 1:1.
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.
к содержанию ↑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
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.
На нашем предприятии собралось достаточно, так сказать ненужных твердых сплавов. Честно говоря, сразу с главным инженером решили просто на просто сдать в пункт прием металлолома. Но уже через время узнали, что его можно сдать организации, которая занимается измельчением. Так и сделали, после чего взамен купили нужный нам материал. Оказалось хорошо продумали.