[发明专利]聚晶金刚石复合齿焊接设备

说明书

技术领域

本发明涉及焊接设备，特别涉及一种聚晶金刚石复合齿焊接设备。

背景技术

聚晶金刚石复合齿包括聚晶金刚石复合片，聚晶金刚石复合片由切削层和硬质合金衬底层在高温高压下烧结而成，切削层由金刚石颗粒和粘结剂混合组成。该聚晶金刚石复合片具有较高的耐磨性，其广泛应用于矿山采矿钻机及石油油气钻探开采领域，但在面对条件复杂的地面时，聚晶金刚石复合片的硬质合金衬底层高度低的缺点就会暴露出现。高品质的聚晶金刚石复合片（PCD复合片）钻头要求焊接具有较高高度的聚晶金刚石复合片。但由于高温高压烧结合成设备的工作空间有限，硬质合金衬底层的高度受限，所以通过直接合成的方法很难获得高度较高的聚晶金刚石复合片，从而会影响聚晶金刚石复合片钻头的性能。

若采用焊接方法制备聚晶金刚石复合片，理论上讲可以解决复合片的高度受限的问题。但是实际生产中现有的焊接设备并不能满足聚晶金刚石的生产需要，主要是因为焊接参数不易控制。当焊接温度高于700度时，切削层会产生碳化现象，从而会导致切削层的切削性能下降甚至是失效；如果采用焊接温度低于700度的银基焊料虽然可以避免切削层产生碳化现象，但是由于银基钎料强度低，其会影响聚晶金刚石复合片的焊接效果，此外，银基钎料还会影响聚晶金刚石复合片钻头的二次焊接。

因此，必须开发一种专用的聚晶金刚石复合齿焊接设备，不仅可以获得高度较高的聚晶金刚石复合片，而且不会损坏切削层，同时具有较高的焊接强度，从而可以提高聚晶金刚石复合片钻头的性能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种聚晶金刚石复合齿焊接设备，以解决现有的钎焊设备会损坏聚晶金刚石复合齿的切削层的问题。

为解决上述问题，本发明采用如下技术方案：聚晶金刚石复合齿焊接设备，包括机架，机架上设有焊接部分，机架上还设有金刚石切削层保护部分，所述金刚石切削层保护部分包括惰性气体保护系统和/或金刚石切削层温度监测系统。

所述金刚石切削层保护部分还包括冷却压头系统，所述冷却压头系统包括用于在焊接时压紧并冷却切削层的冷却压头。

所述冷却压头为升降压头。

所述金刚石切削层保护部分包括惰性气体保护系统，惰性气体保护系统包括惰性气体存储装置，所述惰性气体储存装置与所述冷却压头相连接。

所述惰性气体保护系统还包括气体流量控制器。

所述金刚石切削层保护部分还包括用于向冷却压头提供循环冷却液的金刚石切削层循环冷却系统。

所述金刚石切削层冷却系统包括低温冷水机和流量控制阀，低温冷水机与冷却压头相连。

所述金刚石切削层保护部分包括金刚石切削层温度监测系统，所述金刚石切削层温度监测系统包括红外温度测量仪表。

所述的聚晶金刚石复合齿焊接设备还包括用于自动控制焊接部分和金刚石切削层保护部分的控制系统。 

机架上还设有焊接工件升降台。

本发明的有益效果：由于该聚晶金刚石复合齿焊接设备包括金刚石切削层保护部分，在焊接时可以对切削层进行有效的保护以防止其发生切削层发生碳化现象。其中当金刚石切削层保护部分包括惰性气体保护系统时，惰性气体保护系统可以起到防止其氧化的作用；当金刚石切削层保护部分包括金刚石切削层温度监测系统时，可对监控焊接时金刚石切削层的温度，根据该温度可及时调节焊接参数以使焊接温度控制在合理的范围，从而可以防止因焊接温度过高而导致发生碳化现象。可见采用本发明的聚晶金刚石复合齿焊接设备制备聚晶金刚石复合齿时，不仅获得高度较高的聚晶金刚石复合片，还可大大减小对切削层的损坏，即能有效解决现有的钎焊设备会损坏聚晶金刚石复合齿的切削层的问题。

进一步的，金刚石切削层保护部分还包括冷却压头系统，该冷却压头系统的冷却压头通过在焊接过程中对切削层的压紧和冷却作用，不仅可以防止切削层发生焊接变形，同时可以带走焊接过程中产生的热量而对切削层进行降温，从而可进一步防止由于焊接温度过高而导致发生碳化现象，即可进一步减小对切削层的损坏。

进一步的，与固定压头相比，冷却压头采用升降压头，不仅可适用于制备不同高度的聚晶金刚石复合层，而且便于聚晶金刚石复合层的安装和拆卸。

进一步的，惰性气体储存装置与冷却压头相连接，在焊接时，可以通过冷却压头向焊接工件提供惰性气体，能起到双重保护的作用，即冷却保护和惰性气体保护。

进一步的，通过气体流量控制器可以控制惰性气体储存装置向冷却压头输送气体时气体的流量大小。