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1、(10)申请公布号 CN 102274972 A (43)申请公布日 2011.12.14 CN 102274972 A *CN102274972A* (21)申请号 201010207525.4 (22)申请日 2010.06.13 B22F 7/08(2006.01) B23P 5/00(2006.01) (71)申请人 博深工具股份有限公司 地址 050035 河北省石家庄市高新技术产业 开发区海河道 10 号 (72)发明人 苏士伟 时会彬 王立伟 江斌 袁一飞 (74)专利代理机构 中科专利商标代理有限责任 公司 11021 代理人 陈长会 (54) 发明名称 一种环状超薄金刚石钻头。
2、的制造方法 (57) 摘要 本发明公开了一种环状超薄金刚石钻头的制 造方法， 该方法主要包括钢体制作、 配混料、 粉料 填装、 加热加压烧结、 后续加工等工序， 其特征在 于 ： 烧结工序采用高频焊机给模具加热， 粉料直 接烧结到钢体上， 再经过后续加工成产品。利用 本发明方法可以生产刀齿厚度小于 0.8 2.5 毫 米， 环形刀齿的超薄金刚石钻头， 该种钻头具有速 度快、 切削耗材少、 钻孔尺寸精度高等优点。 (51)Int.Cl. (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 4 页 附图 1 页 CN 102274975 A1/1 页 2 1. 。
3、一种环状超薄金刚石钻头的制造方法， 包括钢体制作、 配混料、 粉料填装、 加热加压 烧结、 后续加工工序， 其特征在于 ： 加热加压烧结工序中， 采用感应圈给石墨模具加热， 采用 加压设备直接将压力作用在钢体上， 压入粉料， 烧结完成后粉料与钢体连接为一体。 2. 根据权利要求 1 所述的环状超薄金刚石钻头的制造方法， 其特征在于所述粉料填装 工序中， 先将粉料填装到烧结用的石墨模具型腔中， 再将钢体装入模具中并压紧。 3. 根据权利要求 1 所述的环状超薄金刚石钻头的制造方法， 其特征在于所述加热加压 烧结工序中， 金属粉料被烧结成合金状态。 4. 根据权利要求 1 所述的环状超薄金刚石钻头。
4、的制造方法， 其特征在于所述加热加压 烧结工序中， 温度测量点在成品刀头高度的中间位置。 5. 根据权利要求 1 所述的环状超薄金刚石钻头的制造方法， 其特征在于所述加热加压 烧结工序包括如下步骤 ： 1) 将装好的石墨模具放入到作为焊机输出部分的感应圈中， 调节红外测温仪的测头光 点指向模具中粉料部位 ； 2) 启动油压机， 将压机压头压在钢体上， 调节压力至 0.5 1MPa ； 3) 启动焊机加热， 电流为 85030A， 当温度达到烧结温度 88010后， 调整电流保温 60 300 秒 ； 4) 调整油压机压力调至 1.5 5MPa， 保温加压 40 90 秒 ； 5) 将焊机断电，。
5、 油压机卸压， 冷却至室温后卸去石墨模具。 权 利 要 求 书 CN 102274972 A CN 102274975 A1/4 页 3 一种环状超薄金刚石钻头的制造方法 技术领域 0001 本发明涉及一种金刚石钻头的制造方法， 具体而言， 涉及一种环状超薄金刚石钻 头的制造方法。 背景技术 0002 现有技术中， 金刚石钻头刀齿多为节块状， 采用刀头和钢体分别制作完成后再焊 接而成， 刀头通过手工或自动冷压机压制后， 再经热压机烧结而成， 最后再与钢体焊接到一 起。采用这种方法生产的刀头厚度大于 2.5 毫米， 这种钻头在钻切薄壁石材时， 受钻切压 力和节块状刀头的间歇冲击作用， 经常会导致。
6、石材的破碎， 给加工造成很大的损失。此外， 这种方法受热压机电阻加热方式的局限， 在初始预压力的作用下， 小于 2.5 毫米的环状石 墨模具 ( 如果模具选用钢质模具， 在烧结过程中， 受温度的影响， 钢质模具变形严重， 无法 保证产品的尺寸 ) 冲头就直接发生了碎裂， 使电流无法得到传递来进行加热， 刀头无法烧 结。另外， 刀头和钢体的焊接方式目前有 2 种， 一种为高频焊接， 需要焊接材料作为介质， 这 种介质的费用很高， 每公斤达到 1800 元左右 ； 一种为激光焊接， 虽然不需要介质， 但设备昂 贵， 焊接成本比高频焊接还高很多， 综上所述， 现有的钻头制作方法无法生产环状超薄金刚 。
7、石钻头。 发明内容 0003 本发明所要解决的技术问题在于避免上述现有技术中的不足， 而提出一种全新的 环状超薄金刚石钻头的制造方法， 该方法能够实现环状超薄金刚石钻头的生产， 具有生产 环节少， 生产效率高的优点。此外， 应用该方法制造成的超薄金刚石钻头具有速度快、 寿命 长， 钻孔尺寸精度高， 石材损耗少等优点， 具有很强的竞争优势。 0004 本发明所提供的技术方案是 ： 一种环状超薄金刚石钻头的制作方法， 包括钢体制 作、 配混料、 粉料填装、 加热加压烧结、 后续加工等工序， 其特征在于 ： 在加热加压烧结工序 中采用焊机 ( 例如高频焊机 ) 的感应圈给石墨模具加热 ； 加压设备直。
8、接将压力作用在钢体 上， 压入粉料， 烧结完成后粉料与钢体连接为一体。 0005 通过采用上述方案， 本发明能够达到下述有益效果 ： 0006 1. 本发明采用了 ( 高频 ) 焊机的输出部分感应圈给石墨模具加热， 加压设备直接 作用到钢体上， 克服了热压机加热必须加压的局限性， 而如果把钢体应用到热压机上烧结， 虽然钢体能够满足设备的初始压力， 但钢体会首先被加热， 在后续加压过程中， 钢体就被压 扁变形， 本方法避免了薄壁石墨模具冲头的碎裂， 使刀齿厚度小于 2.5 毫米环形刀齿的超 薄金刚石钻头生产成为了可能。 0007 2. 利用本发明方法生产的环形超薄钻头， 具有速度快、 切削耗材少。
9、、 钻孔尺寸精度 高等优点。 附图说明 说 明 书 CN 102274972 A CN 102274975 A2/4 页 4 0008 图 1 为本发明制成的环形超薄金刚石钻头的结构示意图。 0009 图 2 为图 1 的右视图 0010 图 3 为本发明所用的烧结原理示意图 0011 图 4 为本发明制造的直径 80 毫米的环状超薄金刚石钻头示意图 0012 其中 ： 1、 粉料， 2、 钢体， 3、 感应圈， 4、 外模， 5、 芯模， 6、 红外测温位， 7、 下冲模。 具体实施方式 0013 本发明中， 除非特别指明，“感应圈” 是指高频焊机的输出部分， 即用来给待加工对 象加热的输出。
10、部分， 例如图 3 所示的螺旋环状感应圈。用交流电流流向被卷曲成环状的导 体 ( 通常为铜管 )， 由此产生磁束， 将金属放置其中， 磁束就会贯通金属体， 在与磁束自缴的 方向产生涡电流 ( 旋转电流 )， 于是感应电流在涡电流的影响下产生发热， 用这样的加热方 式就是感应加热。 。 0014 本发明中， 除非特别指明， 所有份数、 百分比、 比例均是以重量计。 所有温度均是指 摄氏度。 0015 本发明提供了一种环状超薄金刚石钻头的制造方法， 包括钢体制作、 配混料、 粉料 填装、 加热加压烧结、 后续加工工序， 其特征在于 ： 加热加压烧结工序中， 采用感应圈 ( 例如 高频焊机的输出部分。
11、 ) 给石墨模具加热， 采用加压设备直接将压力作用在钢体上， 压入粉 料， 烧结完成后粉料与钢体连接为一体。 0016 根据某些优选实施方案， 在上述粉料填装工序中， 先将粉料填装到烧结用的石墨 模具型腔中， 再将钢体装入模具中并压紧。 0017 根据某些优选实施方案， 在上述加热加压烧结工序中， 金属粉料被烧结成合金状 态。 0018 根据某些优选实施方案， 在上述加热加压烧结工序中， 温度测量点在成品刀头高 度的中间位置。 0019 根据某些优选实施方案， 上述加热加压烧结工序包括如下步骤 ： 0020 1) 将装好的石墨模具放入到高频焊机的输出部分螺旋环状感应圈中， 调节红 外测温仪测头。
12、的光点指向模具中粉料部位 ； 0021 2) 启动油压机， 将压机压头压在钢体上， 调节压力至 0.5 1MPa ； 0022 3) 启动高频焊机加热， 电流为 85030A， 当温度达到烧结温度 88010后， 调整 电流保温 60 300 秒 ； 0023 4) 调整油压机压力调至 1.5 5MPa， 保持温度并加压 40 90 秒 ； 0024 5) 将高频焊机断电， 油压机卸压， 冷却至室温后卸去石墨模具。 0025 下面结合附图和具体实施例对本发明做详细说明。 0026 图 1 为采用本发明实施例 1 方法制成的环形超薄金刚石钻头的结构示意图。图 2 为图 1 的右视图。其中粉料 1。
13、 经烧结后与钢体 2 直接接合而无需焊接。 0027 图3为根据本发明一个实施方案的烧结原理示意图。 首先， 将配置好的粉料1均匀 装入环形石墨模具中， 再将钢体 2 装入模具， 压紧。环形石墨模具由外模 4、 芯模 5、 和下冲 模7组成。 将装好的石墨模具放入到高频焊机的螺旋环状感应圈3中， 调节红外测温仪测头 的光点指向模具中粉料部位(即图中所示红外测温位6)。 然后， 启动100吨油压机， 将压机 说 明 书 CN 102274972 A CN 102274975 A3/4 页 5 压头压在钢体上， 调节压力 0.8MPa， 接着， 启动高频焊机进行加热， 电流为 8505A， 当温度。
14、 达到烧结温度 8755时， 调整电流保温 120 秒， 然后， 将压力调至 3.6MPa， 保温 8755 加压 60 秒， 最后， 高频焊机断电， 油压机卸压， 冷却至室温后卸模， 经机械加工成产品。 0028 图 4 为本发明实施例 2 制造的直径 80 毫米的环状超薄金刚石钻头示意图。其中 粉料 1 经烧结后与钢体 2 直接接合而无需焊接。 0029 实施例 0030 本发明实施例中采用的高频焊机为日佳牌 GPH-50B 型微型大功率高频感应加热 焊机， 其功率范围为 35 50 千瓦， 输出部分感应圈为铜管， 直径为 6 8 毫米， 壁厚 0.8 1.2 毫米。 0031 实施例 1。
15、 0032 本实施例以直径 40 毫米的环状金刚石钻头为例， 其基本制造过程包括如下工序 ： 0033 工序 1 ： 钢体制作 0034 钻头钢体制作首先采用钢管下料， 再经过必要的机加工等工序， 完成钢体制作。 0035 工序 2 ： 配混料 0036 粉料 ： Cu ： 35 Sn ： 5 Fe ： 30 Ni ： 8 Co ： 22 0037 金刚石 ： 采用中南钻石股份有限公司牌号 ZND2160 粒度 45/50 目， 浓度 65 0038 按上述比例分别称量相应的粉末， Cu ： 1750g Sn ： 250g Fe ： 1500gNi ： 400g Co ： 1100g， 共计5。
16、公斤， 加入金刚石 ： 405g， 加入石蜡0.5升， 在混料机上充分混合4小时， 备用。 0039 工序 3 ： 粉料填装 0040 将配置好的粉料用天平称量 7.8 克， 均匀装入环形石墨模具中， 再将钢体装入模 具， 压紧。 0041 工序 4 ： 加热加压烧结 0042 首先， 将装好的石墨模具放入到日佳牌 GPH-50B 型微型大功率高频感应加热焊机 的螺旋环状感应圈中， 调节红外测温仪测头光点指向模具中粉料中间部位， 然后， 启动 100T 油压机， 将压机压头压在钢体上， 调节压力 0.5MPa， 接着， 启动高频焊机进行加热， 电流为 8705A， 当温度达到烧结温度 886时。
17、， 调整电流保温 90 秒， 然后， 将压力调至 1.5MPa， 保 温加压 40 秒， 最后， 高频焊机断电， 油压机卸压， 冷却至室温后卸去石墨模具。 0043 工序 5 ： 后续加工 0044 将烧结好的半成品进行机械加工， 将钢体部分外圆、 内孔进行加工 1mm， 最终加工 至成品尺寸， 最后开刃喷漆， 即得环状金刚石钻头。 0045 该金刚石钻头采用钢体替代了石墨模具压头， 避免了冲头的碎裂， 该钻头刀头厚 度 1.5 毫米， 钻孔直径为 40.2 40.5 毫米， 在不加水的条件下钻孔， 速度 10.5cm/min， 寿 命 6.0m， 市场上同类产品速度 8.5cm/min， 寿。
18、命 4.9m， 相比该钻头速度提高 24， 寿命延长 21将钻头安装于角磨机(博世， 670W， 11000rpm)上， 钻切石材， 同时用秒表计时， 每分 钟所钻深度即为速度， 每支钻头所能钻的总长度即为寿命。 0046 实施例 2 0047 本实施例以直径 80 毫米的环状超薄金刚石钻头为例， 其基本制造过程如下工序 ： ( 如图 4) 0048 工序 1 ： 钢体制作 说 明 书 CN 102274972 A CN 102274975 A4/4 页 6 0049 与实施例 1 相同， 同时， 采用机械加工方式加工成钻管。 0050 工序 2 ： 配混料 0051 粉料 ： Cu ： 40。
19、 Sn ： 5 Fe ： 45 Ni ： 10 0052 金刚石 ： 商购自中南钻石股份有限公司， 牌号为 ZND2160， 粒度为 40/50 目， 浓度为 75。 0053 按上述比例分别称量相应的粉末， Cu ： 2000g Sn ： 250g Fe ： 2250gNi ： 500g共计5公 斤， 加入金刚石 ： 485g， 加入石蜡 0.5 升， 在混料机上充分混合 4 小时， 备用。 0054 工序 3 ： 粉料填装 0055 将配置好的粉料用天平称量 16 克， 均匀装入环形石墨模具中， 再将钢体装入模 具， 压紧。 0056 工序 4 ： 加热加压烧结 0057 首先， 将装好的。
20、石墨模具放入到日佳牌 GPH-50B 型微型大功率高频感应加热焊机 的螺旋环状感应圈中， 调节红外测温仪光点指向模具中粉料部位， 然后， 启动 100T 油压机， 将压机压头压在钢体上， 调节压力 0.8MPa， 接着， 启动高频焊机进行加热， 电流为 8805A， 当温度达到烧结温度 880时， 调整电流保温 2 分钟， 然后， 将压力调至 3.6MPa， 保温加压 1 分钟， 最后， 高频焊机断电， 油压机卸压， 冷却至室温后卸模去掉石墨模具。 0058 工序 5 ： 后续加工 0059 将烧结好的半成品进行机械加工， 将钢体部分外圆、 内孔进行加工 1mm， 再与钻管 焊接到一起， 最后。
21、开刃喷漆， 即得环状金刚石钻头。 0060 该金刚石钻头采用钢体替代了石墨模具压头， 避免了冲头的碎裂， 该钻头刀头厚 度 2.0 毫米， 钻孔直径为 80.3 80.5 毫米， 在不加水的条件下钻孔寿命 6.5m， 速度 9.4cm/ min， 市场上同类产品寿命5.1m， 速度7.7cm/min， 相比该钻头速度提高22， 寿命延长26 将钻头安装于角磨机(博世， 670W， 11000rpm)上， 钻切石材， 同时用秒表计时， 每分钟所钻 深度即为速度， 每支钻头所能钻的总长度即为寿命。 0061 由上述实施例可以看出， 本发明方法避免了薄壁石墨模具冲头的碎裂， 能够生产 出刀齿厚度小于 2.5 毫米的环形刀齿的超薄金刚石钻头， 生产出的钻头具有速度快、 切削 耗材少、 钻孔尺寸精度高等优点。 说 明 书 CN 102274972 A CN 102274975 A1/1 页 7 图 1 图 2 图 3 图 4 说 明 书 附 图 CN 102274972 A 。