[发明专利]硬质合金冲头

说明书

本发明涉及一种硬质合金刀具，具体是一种用于制造金属饮料罐的冲头。

背景技术

全世界每年制造大约2600亿个罐子。单个生产线以连续过程每年可从铝或钢带制造出500,000,000个罐子。作为一个实例，由金属片材压制的杯子通过一次连续冲头行程在大约五分一秒的时间内形成罐体，形成的内径约66mm，高度从33增加到57mm，然后，在罐的基部形成凹形圆顶之前，通过三个拉伸环，将罐壁拉伸到130mm高。

由于对工具公差(±0.002mm)的要求非常严格，以便保持正确的罐子尺寸，所以冲头相对于拉伸环和圆顶模具的对准是至关重要的。

罐的制造是一个连续的过程，因此在使用期间可靠的和可预测的使用寿命是重要的。

US 5,736,658公开了一种优选地在深拉铝和钢罐中使用的的工具的组分。这种工具由镍粘结的硬质合金构成。然而，由于没有在粘结相中添加钴，所以该等级是无磁性的，这对于需要磁性材料作为冲压刀具的罐生产商而言是一个关键的缺点，此外，该等级具有非常低的WC含量，使得得到具有低密度的材料。

WO 2008/079083公开了一种含有碳化钨，碳化钛，碳化铌，钴和铬以及其它可能的添加成分的硬质合金冲压刀具。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于生产金属饮料罐的、具有提高的使用寿命的冲头。

目前发现，上述目标可由包括含有WC的硬质相和粘结相的硬质合金冲头实现，其中所述硬质合金的组分包括，以wt％计：50至低于70的WC，15至30的TiC和12至20的Co+Ni。

附图说明

图1示出本发明示例性实施方式的背散射SEM图像，其中，A是WC相，B是(Ti，W)C立方相，C是TiCx核，D是基于Co+Ni并添加了Cr和Mo的粘结相。

具体实施方式

研究发现通过减轻冲头的重量，冲压头的弯矩会显著降低，这将改善刀具的对准性，从而导致更少的与工具损坏相关的振动，提高的罐壁厚度的一致性，减少的制罐机的维护，以及因为运输的质量更少而产生的减少的能源消耗或更快的生产速度。然而，还发现：为了不牺牲刀具的耐磨性和韧性，碳化钨和粘结相的含量必须保持足够高。

根据本发明，这些要求可以通过一种用于生产金属饮料罐，诸如铝罐或钢罐的硬质合金冲头实现，所述硬质合金含有包括WC的硬质相和粘结相，其中所述硬质合金的组分包括，以wt％计：50至小于70的WC，15至30的TiC，12至20的Co+Ni。

烧结后的硬质合金的微观结构包括作为独立相出现的WC相。适当地，WC也溶解在TiC中，形成立方的(Ti，W)C相。

有利的是，烧结后的硬质合金等级具有亚微米或大约1微米的碳化钨，通过使用线性截距法测量，碳化钨优选具有0.8-2μm的平均晶粒尺寸，合适地具有0.8-1.5μm的平均晶粒尺寸，以实现足够的耐磨性和适当的韧性。在一种实施方式中，烧结后的硬质合金中的WC相为基本全部都具有小于1μm的粒度的晶粒的形式。

进一步有利的是，通过使用线性截距法测量，烧结后的硬质合金中的(Ti，W)C混晶相具有1-5μm的平均晶粒尺寸。

该烧结后的硬质合金的微观结构中适当地也包括具有Ti和C的单独相，此后这表示为TiCx。合适地，TiCx相为嵌入在包括Ti和W的立方碳化物相中的核的形式。

合适地，该硬质合金组分中包括50wt％-69wt％的WC，合适地为50wt％-67wt％，更合适地55wt％-67wt％。

为获得合适的磁性性能，该硬质合金适当地包括至少6wt％的Co。

具有Co粘结剂的硬质合金只适于具有相应的wt％Co值在85.0％至95.0％之间的Com值，以确保满足导磁率的下限，并且确保在微观结构中没有η碳化物(eta carbides)。优选地，导磁率至少为3.5。

在实践中，由于需要获得耐蚀性能，粘结剂可含有Cr，而这将导致其与钴合金化形成一种非磁性相。

因此，新的最低水平的Co wt％粘结剂需要根据下述的简单算法计算。

最小Co wt％(a)，包括(b)Cr wt％

(a)＝5.5+0.6×(b)wt％

再次，后者假设磁性饱和值是在2相区之间，即没有η碳化物或石墨存在。