[实用新型]金刚石钻头生产模具

说明书

本实用新型涉及热压金刚石钻头制造设备技术领域，尤其是涉及一种金刚石钻头生产模具及金刚石钻头。金刚石钻头生产模具包括底模、芯模和钢体；底模用于放置金刚石切削体和胎体合金粉末；芯模包括圆柱段和圆台段，圆柱段与底模固定连接，圆台段与圆柱段固定连接，圆台段的下底与圆柱段的上表面重合；钢体能够套设在圆台段上，且钢体配置成在初始状态下，其下端位于圆台段的两端之间，在烧结后降至常温状态下，其下端位于圆台段与圆柱段的连接处；圆台段的锥度为K，K＝2X_常规高温:H_降。通过设计具有合适锥度的圆台段，能够尽可能地减小高温阶段钢体和芯模之间的间隙的实际大小，从而能够有效缓解烧结压力的泄漏现象，减少胎体中粘结材料的大量流失。

技术领域

本实用新型涉及热压金刚石钻头制造设备技术领域，尤其是涉及一种金刚石钻头生产模具。

背景技术

热压金刚石钻头是目前钻探中应用最为广泛的工具，保径能力则是金刚石钻头性能的重要方面。

目前，常规热压金刚石钻头生产中，采用石墨做成圆柱状的芯模，采用45号钢做成空心圆柱形的钢体，在底模和芯模之间装入金刚石切削体和胎体粉末后，压入钢体，此时，钢体完全套在芯模上，且钢体与芯模之间具有装配间隙，然后进行热压烧结。热压烧结过程是随着温度上升，逐步增大烧结压力，直到最后保持恒温恒压烧结。随着温度升高，压力也逐步升高，被烧结的胎体粉末逐步收缩，高度降低，钢体沿压力方向下行；而钢体随着温度升高逐步膨胀，内径逐渐增大，由于45号钢的热膨胀系数远大于石墨，钢体和芯模之间的间隙随着温度升高而增大，造成烧结压力严重泄漏和胎体中粘结材料大量流失，胎体的成分变化严重，最终造成钻头成品内径强度和耐磨性降低，影响对金刚石和超硬保径材料的粘结能力。

现有技术中，芯模的直径为d_芯模，其中，d₀为待生产的金刚石钻头的内径，α_胎体为胎体合金膨胀系数，α_石墨为石墨膨胀系数，t_凝固为热压烧结降温阶段的钻头胎体合金凝固点温度，t_常温为常温温度；

在常温下，钢体的下端的内径为d_常规钢体，d_常规钢体＝d_芯模+2X_装配，其中，X_装配为升温烧结前钢体内壁与芯模外壁之间的装配间隙；

钢体在热压烧结最高保温阶段发生热膨胀后的直径为d_钢体高温，d_钢体高温＝d_常规钢体[1+α_钢体(t_烧结-t_常温)]，其中，α_钢体为钢体膨胀系数，t_烧结为热压烧结最高保温阶段的温度；芯模在热压烧结最高保温阶段发生热膨胀后的直径为d_芯模高温，d_芯模高温＝d_芯模[1+α_石墨(t_烧结-t_常温)]；热压烧结最高保温阶段下，钢体与芯模之间的间隙为X_常规高温，

2X_常规高温＝d_钢体高温-d_芯模高温

＝d_芯模(α_钢体-α_石墨)·(t_烧结-t_常温)+2X_装配·α_钢体·(t_烧结-t_常温)

由此可知，随着t_烧结的增大，X_常规高温会明显增大。

实用新型内容