电子烧结石墨模具厂家设计基础

金刚石钻头是由胎体和钢体两部分组成的,胎体是由金刚石、碳化物与铜、铁、镍、钴、锡、锌、锰等元素及其合金所组成,钢体为45#钢。热压法制造金刚石钻头是利用中频感应加热和油压机直接加压方法,在热压模内同时完成钻头胎体粉末的成形、烧结及其与钢体的连接,由此获得金刚石钻头。

热压温度TS一般为900～ 980℃ ,热压压力P为10～ 13MPa。薄壁金刚石钻头的公称壁厚为3.175mm(1/8英寸),钻头胎体的实际厚度一般为3.0～ 3.2mm,多用于在建筑物上水泥构件钻孔。热压模具采用高纯高强高致密石墨。

由于石墨与钢体和胎体的线膨胀系数相差较大,这为热压模具的设计、使用和钻头制造带来难题。人们曾通过调节胎体成分以改变其膨胀系数和调节热压工艺以减缓此难题。薄壁金刚石钻头由于胎体壁薄,模具(尤其是心模)的设计,稍有不适,便会在热压冷却过程中因胎体与模具线膨胀系数差异而使胎体冷却收缩受阻,降低胎体结合强度,乃至于胎体因受张力作用而开裂。

本文在现行模具设计基础上,依据热压特点和胎体、钢体、模具材料的热膨胀特性,讨论它们在热压中的行为,然后改进心模设计,设计弹性电子烧结石墨模具,在基本不增加生产成本的前提下,降低因胎体与模具膨胀系数的差异对钻头质量的不利影响,解决钻头胎体在热压制造中开裂的问题。

不同配方胎体材料的线膨胀系数不同,探矿工程研究所卓国基等人曾测定过一些有代表性常用胎体(不含金刚石)配方的线膨胀系数(表1),为便于讨论,将石墨和45#钢的线膨胀系数也附在表中。

由于钢体和胎体的线膨胀系数远高于电子烧结石墨模具,在热压中钢体、胎体与电子烧结石墨模具三者间存在动态配合问题,主要是胎体与模具间的动态配合问题。人们期望的理想状态是,热压升温时胎体与模具间处于滑配合,以减少热压的压力损耗,同时也减少或防止胎体粉末从钢体与模具的接触面上窜;