制造金刚石钻头用模具.pdf

本实用新型涉及到烧结金刚石钻头用的模具，适用于制造φ6－φ250毫米的各种规格的金刚石取心钻头，特别适用于制造薄壁金刚石取心钻头和大直径金刚石扩孔器，也可用于制造含金刚石的薄环。
    在无压浸渍法、热压法制造金刚石钻头工艺中，通常采用具有底模、芯模、套模的石墨模具。在制造薄壁金刚石取心钻头中，由于钻头钢体和胎体线膨胀系数的差异，加之模具的限制，在冷却收缩应力的作用下，经常出现胎环破裂或脱环现象，造成材料消耗大、成品率低、成本高等缺陷。

    鉴于现有技术存在的问题，本实用新型的任务在于提供适于烧结薄壁金刚石取心钻头所用的模具，解除冷却收缩应力，以提高钻头加工成品率，保证钻头质量，减少材料消耗，降低钻头成本。

    本实用新型的技术解决方案是采用具有底模、芯模、套模结构的石墨模具，其特殊之处是芯模带有环空槽，环壁厚度和环空槽支撑体高度与钻头直径和钻头胎体高度相适应。

    烧结薄壁金刚石钻头或金刚石胎环所用的模具，其芯模呈单环空或双环空结构。单环空结构的环空槽支撑体位于芯模端部，双环空结构的环空槽支撑体至下端部的长度大于二倍的胎体高度，支撑体的厚度均为3－8毫米，环壁厚度为2.5－4.5毫米，根据钻头直径和钻头钢体、胎体的线膨胀系数，确定具体尺寸。芯模插入底模的深度为8－20毫米。当只烧结金刚石胎环时，因无钢体，应备有与之相适应的石墨压环。模具制备后，经净化干燥处理，然后将特定浓度和给定量的金刚石－－金属粉末混合料装入模具内进行热压烧结，其单位压力为90至130kg／Cm2，烧结温度为900～980℃。烧结过程中，模具、钢体和胎体以各自的膨胀系数膨胀。在冷却过程中，钢体和胎体的收缩值比石墨模具的收缩值大得多，由于芯模呈环空结构，易于变形，于是钢体和胎体的收缩应力转为芯模的受压缩变形，从而解除了收缩应力，保证钻头胎体不胀裂。使用本实用新型的模具结构，烧结各种规格的薄壁金刚石钻头或扩孔器，完全消除了掉环、裂环等现象，几乎有100％地成品率。用该结构模具烧结钻头胎环或含金刚石的薄环，不仅消除了其内应力和内部缺陷，而且芯模和压环还可以重复使用。

    图面说明：

    图1是烧结薄壁金刚石钻头模具总成。

    图2是单环空芯模结构剖面图。

    图3是烧结胎环模具总成。

    附图具体表示了本实用新型所涉及的制造金刚石钻头用模具结构特征。图1和图3中，芯模2是双环空结构，也可为图2所示的单环空结构，其定位端呈圆柱形，插入底模1的圆孔内，定位长度为8～20毫米，单环空结构的环空槽支撑体位于芯模的端部，双环空结构的环空槽支撑体至下端部的长度大于两倍的胎环5的高度，厚度为3～8毫米，环壁厚度为2.5～4.5毫米。芯模2的外圆柱面是钻头钢体4的导正面。套模3呈凹环形，套在底模1上，套模3的内圆柱面与钻头钢体4的外圆柱面之间存在一定的间隙，当烧结胎环时，压环6代替钻头钢体4，胎环5在底模1，芯模2和压环6所构成的空间内成型。

    用本实用新型所涉及的模具结构，制造了从φ6～φ250毫米不同规格的薄壁金刚石钻头和含金刚石的薄环或胎块，其成品率在97％以上，而且烧结胎环的模具可以重复使用，保证了金刚石钻头的质量、减少了材料消耗，降低了成本。