Análisis de parámetros de bolas de carburo de tungsteno para bolígrafos.

El error permitido del diámetro de la bola en el estándar de la industria se divide en el mismo lote y en diferentes lotes. El rango permitido para el mismo lote es {{0}}.5~0μm, y el rango permitido para diferentes lotes es -2~0μm. En la producción real, procesamos las bolas en bruto hasta convertirlas en bolas terminadas con un cierto tamaño y una superficie lisa mediante esmerilado y pulido. Este proceso utiliza una trituradora vertical y un equipo con discos abrasivos más grandes puede procesar más perlas al mismo tiempo. Tomando como ejemplo las perlas neutras 0.5 mm DS-5 de Dingshen, cuando se utiliza un disco abrasivo de 600 mm de diámetro, se pueden moler de 2 a 3 millones de perlas a la vez (consulte la Figura 1). El disco abrasivo convencional con un diámetro de 400 mm puede moler hasta 800000 granos. El error de diámetro de estas perlas es básicamente de ±0,1 μm, que es el llamado mismo lote. Por lo tanto, el uso de equipos de molienda más grandes es una elección del fabricante. Elige una tendencia. El error de diámetro de diferentes lotes de cuentas es relativamente grande, pero no es difícil controlarlo entre -0.5 μm y 0 μm si se siguen estrictamente las normas de funcionamiento.

La redondez de la pelota es una cuestión a la que muchos usuarios conceden gran importancia. De hecho, debido a que el proceso de molienda implica una fricción de rodadura desordenada de las bolas, la redondez de las bolas terminadas es relativamente muy alta. El estándar de la industria no proporciona instrucciones detalladas sobre la medición de la redondez de la bola. Solo menciona la necesidad de utilizar un medidor de redondez con una resolución no inferior a {{0}}.01 μm o equipo experimental con rendimiento equivalente, y proporciona un requisito de redondez de menor o igual a 0,4 µm. La dificultad para medir realmente la redondez de las bolas es que el tamaño de muestra requerido por los redonmetros tradicionales es grande y el diámetro de las bolas de bolígrafo se encuentra principalmente entre 0,2 mm y 1,4 mm, lo que no puede cumplir con los requisitos de los redonmetros generales. Sin embargo, durante el proceso de producción, el problema de redondez se puede convertir en un problema de diámetro de bola. Si la desviación de redondez es grande, se puede detectar completamente en una máquina cribadora de bolas de alta precisión. Esto se explica en el siguiente análisis de la proporción de defectos superficiales. El teniente general dará una descripción clave.

Las bolas de carburo de tungsteno se procesan mediante tecnología de fabricación de pulvimetalurgia y tienen una alta dureza, generalmente superior a 1400 Vickers. El tamaño de las partículas de las materias primas y el proceso de sinterización tendrán un gran impacto en la dureza de las bolas. Las aleaciones de titanio tienen mayor dureza que las aleaciones de tungsteno, y las bolas que utilizan procesos de sinterización a alta presión también son más duras que las bolas sinterizadas al vacío tradicionales. Generalmente se cree que existe una relación directa entre la dureza de la bola y la resistencia al desgaste, pero esto no es del todo correcto. La dureza de la bola no tiene una relación obvia con el rendimiento de la escritura, y la punta de un bolígrafo con una dureza alta no necesariamente tiene una mejor resistencia al desgaste.

La dureza se refiere a la capacidad de un material para resistir la deformación local. La dureza está relacionada con la composición y estructura del material. La dureza del carburo cementado generalmente se mide mediante el método de dureza Vickers. Se presiona un penetrador de diamante piramidal cuadrado en la superficie de la muestra con una fuerza de prueba, y la fuerza de prueba se elimina después de mantenerla durante un tiempo específico. Según la longitud diagonal de la muesca en la superficie de la muestra, mida la dureza del material. El desgaste de la bola en la punta del bolígrafo durante la escritura en realidad no tiene nada que ver con la dureza, sino que depende de tres aspectos:

1. El rendimiento de la bola como transportador de tinta: la tinta desempeña un papel lubricante en la fricción entre la bola y la punta del bolígrafo. Si la humectabilidad de la bola y la tinta es deficiente y el efecto de lubricación no es evidente, se acelerará el desgaste de la bola en la punta del bolígrafo. . Por el contrario, una buena afinidad de la tinta aumentará el efecto de lubricación y reducirá en cierta medida el desgaste de la punta del bolígrafo. Cabe destacar que el efecto humectante no puede verse simplemente en la cantidad de tinta, sino que se refiere a la capacidad de la tinta para adherirse a la superficie de la bola.

2. Tamaño de las partículas de la materia prima del polvo de bola: cuanto más grandes sean las partículas de la materia prima, más evidente será el desgaste de la punta del bolígrafo. Por ejemplo, las bolas aceitosas de aleación de titanio Dingshen DS-8 utilizan polvo de carburo de titanio de tamaño mediano y la dureza de la bola es superior a 1800 Vickers; Las bolas neutras de carburo de tungsteno DS-5 utilizan polvo de carburo de tungsteno ultrafino como materia prima y la dureza de la bola está entre Victorinox 1600-1800. Aunque la dureza de las bolas de aleación de titanio es mayor, provocará un mayor desgaste en la punta del bolígrafo, por lo que generalmente recomendamos usarlo con tinta a base de aceite con mejor efecto de lubricación.

3. Acabado de la bola: El acabado superficial de la bola es un fenómeno contradictorio con el desgaste de la punta del bolígrafo. Aunque la superficie lisa de la bola reducirá el desgaste de la punta del bolígrafo, también provocará una pequeña cantidad de tinta, lo que aumentará el desgaste de la punta del bolígrafo. Por lo tanto, incluso las tintas neutras/a base de agua deben combinarse con perlas con una suavidad Ra mayor o igual a 0.012. Cuanto más suaves sean las cuentas, mejor. De hecho, muchos fabricantes controlarán la cantidad de tinta producida por la rugosidad de la superficie de la bola. En este momento, se debe tener en cuenta el problema del desgaste de la punta del lápiz.

La metalografía se refiere a los componentes dentro de la aleación que tienen la misma composición química y propiedades físicas, están separados entre sí por interfaces y están distribuidos uniformemente. La estructura interna observada bajo un microscopio metalográfico (ver Figura 2) se llama estructura metalográfica. Las pruebas metalográficas son un medio importante para juzgar el rendimiento de las bolas. Cada lote de bolas se somete a un análisis metalográfico antes del esmerilado y pulido, que puede predecir de antemano la resistencia al desgaste, la resistencia a la corrosión de las bolas y el efecto esperado del acabado superficial durante el pulido.

El estándar de la industria presenta tres requisitos para los resultados de las pruebas metalográficas, a saber, cumplir con los estándares A04, B04 y C04 [2]. Entre ellos, A04 significa que la proporción de porosidad en el rango de 0 ~ 10 μm no excede el 0,06 %, B04 significa que la proporción de porosidad en el rango de 10 μm ~ 25 μm no excede el 0,06 % y C04 significa que la proporción de carbono libre no supera el 0,06%. En realidad, este estándar es relativamente flexible, porque la presencia de poros y carbono libre provocará un pulido deficiente del cordón y reducirá la resistencia a la corrosión de la aleación. En particular, las perlas neutras/a base de agua requieren un acabado superficial más alto. Los poros y el carbón libre provocarán picaduras en la superficie de las perlas, lo que afectará la consistencia de la cantidad de tinta.

Dingshen Ball ha mejorado sus estándares de pruebas metalográficas desde que adoptó el proceso de sinterización de alta presión en 2012. Todos los elementos de prueba deben cumplir con los estándares de A00, B00 y C00 ( ver Figura 3), es decir, no hay huecos ni carbono libre. , para garantizar que las bolas con mayores requisitos de suavidad tengan estándares de superficie uniformes.

La microestructura también es una forma importante de analizar las propiedades del carburo cementado: cuanto más fino sea el tamaño de partícula de la fase y la fase, más uniforme será la distribución de la estructura, lo que indica que las perlas son más densas (ver Figura 4) y tendrán mejor desgaste. resistencia; La existencia de fase eta y charco de cobalto está directamente relacionada con la resistencia a la corrosión de la bola.

Por lo tanto, la microestructura mencionada anteriormente debe probarse y analizarse estrictamente durante el proceso de producción de bolas de carburo de tungsteno para evitar problemas de calidad en un determinado lote debido a un control insuficiente del proceso. La Tabla 2 es una descripción de la importancia de cada fase en el carburo cementado.

Las empresas fabricantes de bolígrafos generalmente juzgan la resistencia al desgaste y a la corrosión de las bolas a través del efecto de uso real de los bolígrafos terminados, mientras que los fabricantes de bolas deben determinar el rendimiento de las bolas antes de salir de fábrica mediante un análisis de principios. Sólo así se podrán reducir al máximo los accidentes de calidad.

El acabado de la superficie de la bola tiene un impacto significativo en la cantidad de tinta producida. En determinadas circunstancias, esto también afecta al grado de desgaste de la punta del lápiz. La definición de acabado superficial en el estándar de la industria se divide en cuatro niveles. Para obtener más detalles, consulte la columna 5.4 Rugosidad de la superficie 1 en la Tabla 1. En circunstancias normales, se utiliza tinta de baja viscosidad con una superficie de bola lisa y tinta de alta viscosidad con una superficie de bola rugosa. Por lo tanto, las bolas neutras y a base de agua generalmente usan una superficie Ra0.012, y las aceitosas y de aceite medio usan Ra0.025 o Ra0.050. s superficie.

En la producción real, valores numéricos específicos no pueden indicar verdaderamente la suavidad de la superficie de la bola. Esto se debe a que hasta el momento no existe ningún instrumento de medición de suavidad adecuado que pueda detectar con precisión la superficie de una bola con un diámetro tan pequeño. Por lo tanto, los métodos de detección indicados en el estándar de la industria son la inspección visual y la inspección comparativa, es decir, inspección visual bajo un microscopio y comparación con la superficie de la bola estándar. Cabe señalar que la superficie de las perlas neutras y a base de agua es relativamente lisa, lo que provocará una fuerte reflexión bajo un microscopio de alta potencia, haciendo imposible observar la superficie de la esfera. Por lo tanto, generalmente se utiliza un microscopio estereoscópico con un aumento de 100 veces. Sin embargo, las bolas Dingshen ahora han superado las limitaciones técnicas y pueden observarse en la superficie con un microscopio óptico de 500x, lo que alivia en cierta medida la dificultad operativa para los empleados. Pero buscar un equipo de prueba de acabado de superficie de pelota más avanzado e intuitivo sigue siendo el camino a seguir para nuestros fabricantes de pelotas.

Es difícil evitar por completo los huecos y agujeros dentro del carburo cementado. Después de esmerilar y pulir, los agujeros internos se convertirán en agujeros o grietas superficiales. Estos productos defectuosos afectarán la calidad de la escritura hasta cierto punto, entonces, ¿cómo reducirlos tanto como sea posible? La proporción de defectos superficiales también es un criterio de inspección importante para las bolas de bolígrafo. Existen límites de cantidad tanto para cuentas de fisuras como de cuentas de agujeros en el estándar de la industria. No se permite que existan cuentas de grietas en 1500 cuentas, y se requiere que las cuentas de agujeros sean menores o iguales a 2 granos en 1500 cuentas. Sin embargo, según los estándares de inspección internos de Dingshen, este límite de cantidad se ha mejorado enormemente (ver Tabla 3) y se ha enriquecido el contenido de productos defectuosos en la superficie de las bolas.

El control de la proporción de bolas defectuosas en la superficie durante la producción se basa principalmente en dos aspectos. Uno es minimizar la aparición de poros internos en las bolas en bruto y el otro es confiar en el equipo adecuado para filtrar estrictamente las bolas terminadas o semiacabadas. La generación de poros en la esfera en blanco se debe a muchos factores. Durante el proceso de preparación y prensado de la mezcla, es fácil hacer que una pequeña cantidad de aire se concentre en el cuerpo sinterizado formando agujeros [4]. Si el control del proceso no es lo suficientemente perfecto, la proporción de agujeros aumentará significativamente. Esto causará grandes problemas al proceso de selección posterior.

El método de cribado convencional consiste en utilizar una máquina de cribado de bolas biaxial de alta precisión (ver Figura 5) para convertir los problemas de superficie en problemas de diámetro. Independientemente de grietas, agujeros u otro tipo de productos defectuosos, el diámetro en un lugar fijo será menor que el tamaño normal, por lo que las bolas serán rechazadas debido a su menor tamaño cuando giren en el rodillo. Este artículo menciona que la redondez de las bolas también está determinada por su diámetro, y las bolas elípticas también tienen defectos en la superficie. Sin embargo, este principio de cribado tiene altos requisitos en cuanto a la precisión del procesamiento de los rodillos y la temperatura y la humedad del taller deben controlarse estrictamente; de ​​lo contrario, el efecto de cribado se reducirá significativamente.

Comprender el rendimiento de las bolas de carburo de tungsteno es de gran importancia para los fabricantes de bolígrafos. Las diferentes proporciones de carburo de tungsteno o si las bolas son magnéticas o no, etc., tendrán un profundo impacto en el uso del bolígrafo terminado. Tomando como ejemplo los populares bolígrafos a base de agua, las nuevas bolas no magnéticas tienen una resistencia mejorada a la corrosión y son más adecuadas para bolígrafos a base de agua. Sin embargo, el rendimiento de transporte de tinta de las bolas no magnéticas es relativamente pobre, lo que fácilmente puede provocar una pequeña cantidad de tinta y provocar roturas o aumentar el desgaste de la bola en la punta del bolígrafo. Por lo tanto, al elegir una pelota, no solo debes mirar un aspecto del rendimiento, sino también muchos aspectos. niveles de análisis para tomar decisiones razonables.

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