钨钢衬套是一种采用钨钢材料制成的衬套。钨钢是一种以碳化钨（WC）为主要成分，以钴（Co）或镍（Ni）等金属为粘结剂制成的硬质合金材料。钨钢衬套主要用于机械部件之间的支撑、定位和减少摩擦，广泛应用于各种工业设备和机械装置中。以下详细介绍制造工艺：
粉末冶金法
原料混合：首先将碳化钨（WC）粉末和粘结剂金属（如钴、镍）粉末按照一定的比例进行混合。这是关键的一步，因为粉末的配比会直接影响钨钢衬套的性能。例如，当 WC 含量较高时，衬套的硬度会增加，但韧性可能会降低；而粘结剂含量的调整可以在一定程度上平衡硬度和韧性。通常，WC 的含量在 80% - 95% 之间，粘结剂含量在 5% - 20% 之间，具体比例根据衬套的使用要求而定。混合过程需要在球磨机等设备中进行，以确保粉末均匀混合，这可以使衬套在烧结后性能更加一致。
压制成型：将混合好的粉末放入模具中，通过压力机施加压力，使其形成衬套的初步形状。压力的大小和压制方式会影响衬套的密度和尺寸精度。一般来说，压制压力在 100 - 500MPa 之间，这个压力范围可以使粉末紧密结合，减少空隙。在压制过程中，还需要考虑脱模的便利性，模具的设计要保证衬套在成型后能够顺利脱模，并且形状符合设计要求。例如，对于一些形状复杂的衬套，可能需要采用特殊的模具结构和脱模机构。
烧结处理：压制后的坯体需要进行烧结，这是粉末冶金工艺的关键环节。烧结是在高温下进行的，一般温度在 1300 - 1600℃之间，具体温度取决于粉末的成分和衬套的性能要求。在烧结过程中，粘结剂金属会熔化，填充在碳化钨颗粒之间的空隙中，将碳化钨颗粒粘结在一起，形成致密的硬质合金结构。烧结气氛也很重要，通常采用氢气或真空环境，以防止粉末氧化。烧结后的衬套硬度、密度等性能得到显著提升，其密度可以达到理论密度的 90% - 98%。
机械加工法（对烧结后的坯体进行加工）
切割与车削：如果烧结后的衬套尺寸不符合最终要求，需要进行切割和车削等加工。切割可以使用电火花线切割等方法，将衬套从烧结坯体上分离出来，并且可以精确地控制衬套的长度等尺寸。车削则是在车床等设备上进行，通过车刀对衬套的外圆和内孔进行加工，以达到设计的尺寸精度和表面粗糙度要求。例如，对于内径精度要求在 ±0.01mm 以内的衬套，需要使用高精度的车床进行内孔车削，并且在车削过程中要严格控制切削参数，如切削速度、进给量等。
磨削加工：为了获得更高的尺寸精度和更好的表面质量，磨削是必不可少的工序。通过外圆磨床和内圆磨床，可以对衬套的内外表面进行磨削。磨削能够使衬套的表面粗糙度达到 Ra0.8 - Ra0.1μm 的水平，满足高精度机械部件的配合要求。在磨削过程中，要选择合适的砂轮和磨削工艺参数。例如，对于硬度较高的钨钢衬套，需要使用硬度较高的砂轮，并且控制磨削速度和进给量，以防止衬套表面出现烧伤、裂纹等缺陷。
研磨与抛光（可选）：对于一些对表面质量要求极高的应用场景，如精密仪器中的衬套，还需要进行研磨和抛光处理。研磨可以进一步提高衬套表面的平整度和尺寸精度，通过研磨膏等研磨材料，在研磨机上对衬套进行精细研磨。抛光则是使衬套表面达到镜面效果，增强其抗腐蚀性和降低摩擦系数。例如，在光学仪器的衬套中，经过抛光后的衬套表面可以反射光线，并且能够减少与轴之间的摩擦，提高仪器的精度和使用寿命。
涂层制备工艺（如果需要表面涂层）
物理气相沉积（PVD）：PVD 是一种常用的涂层制备方法，包括真空蒸发、溅射和离子镀等技术。以离子镀为例，在真空环境下，将涂层材料（如氮化钛TiN）蒸发后，在离子轰击的作用下，涂层材料的原子会沉积在钨钢衬套的表面，形成一层均匀、致密的涂层。PVD 涂层的优点是涂层附着力强、厚度均匀，并且可以精确控制涂层的厚度。例如，TiN 涂层的厚度可以控制在 1 - 5μm 之间，这种厚度的涂层能够有效地提高衬套的耐磨性和抗腐蚀性，同时不会影响衬套本身的尺寸精度。
化学气相沉积（CVD）：CVD 工艺是利用气态的先驱体在衬套表面发生化学反应，生成固态的涂层物质。在高温和特定的气氛下，先驱体（如金属有机化合物和氢气）在衬套表面分解并沉积，形成涂层。例如，制备碳化钛（TiC）涂层时，通过四氯化钛（TiCl₄）和甲烷（CH₄）等先驱体在高温下反应，在衬套表面生成 TiC 涂层。CVD 涂层的特点是涂层与衬套表面的结合力较好，能够形成较厚的涂层（一般厚度在 5 - 20μm 之间），但工艺过程相对复杂，可能会对衬套的基体性能产生一定的影响。
微信公众号
