電子燒結石墨模具廠家設計基礎

金剛石鉆頭是由胎體和鋼體兩部分組成的,胎體是由金剛石、碳化物與銅、鐵、鎳、鈷、錫、鋅、錳等元素及其合金所組成,鋼體為45#鋼。熱壓法制造金剛石鉆頭是利用中頻感應加熱和油壓機直接加壓方法,在熱壓模內同時完成鉆頭胎體粉末的成形、燒結及其與鋼體的連接,由此獲得金剛石鉆頭。

熱壓溫度TS一般為900～ 980℃ ,熱壓壓力P為10～ 13MPa。薄壁金剛石鉆頭的公稱壁厚為3.175mm(1/8英寸),鉆頭胎體的實際厚度一般為3.0～ 3.2mm,多用于在建筑物上水泥構件鉆孔。熱壓模具采用高純高強高致密石墨。

由于石墨與鋼體和胎體的線膨脹系數相差較大,這為熱壓模具的設計、使用和鉆頭制造帶來難題。人們曾通過調節胎體成分以改變其膨脹系數和調節熱壓工藝以減緩此難題。薄壁金剛石鉆頭由于胎體壁薄,模具(尤其是心模)的設計,稍有不適,便會在熱壓冷卻過程中因胎體與模具線膨脹系數差異而使胎體冷卻收縮受阻,降低胎體結合強度,乃至于胎體因受張力作用而開裂。

本文在現行模具設計基礎上,依據熱壓特點和胎體、鋼體、模具材料的熱膨脹特性,討論它們在熱壓中的行為,然后改進心模設計,設計彈性電子燒結石墨模具,在基本不增加生產成本的前提下,降低因胎體與模具膨脹系數的差異對鉆頭質量的不利影響,解決鉆頭胎體在熱壓制造中開裂的問題。

不同配方胎體材料的線膨脹系數不同,探礦工程研究所卓國基等人曾測定過一些有代表性常用胎體(不含金剛石)配方的線膨脹系數(表1),為便于討論,將石墨和45#鋼的線膨脹系數也附在表中。

由于鋼體和胎體的線膨脹系數遠高于電子燒結石墨模具,在熱壓中鋼體、胎體與電子燒結石墨模具三者間存在動態配合問題,主要是胎體與模具間的動態配合問題。人們期望的理想狀態是,熱壓升溫時胎體與模具間處于滑配合,以減少熱壓的壓力損耗,同時也減少或防止胎體粉末從鋼體與模具的接觸面上竄;