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(shù)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(jié)胎體成分以改變其膨脹系數(shù)和調節(jié)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(shù)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(xiàn)行模具設計基礎上,依據(jù)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(chǎn)成本的前提下,降低因胎體與模具膨脹系數(shù)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(shù)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(shù)(表1),為便于討論,將石墨和45#鋼的線膨脹系數(shù)也附在表中。

由于鋼體和胎體的線膨脹系數(shù)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(tài)配合問題,主要是胎體與模具間的動態(tài)配合問題。人們期望的理想狀態(tài)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;