[发明专利]金刚石轴承烧结工艺

说明书

本发明公开了一种金刚石轴承烧结工艺，安装好钢底模，并且在钢底模的内壁面上粘贴石墨纸；在石墨纸的内壁贴有聚晶贴纸，聚晶贴纸上的聚晶颗粒朝向钢底模的中心线；在钢底模的空腔中放置轴承钢体，轴承钢体内腔中填充塑脂砂后；在轴承钢体外壁和聚晶贴纸之间缝隙填充有钨粉；在钢底模顶部开口处装入铜合金颗粒；放入烧结炉内烧结。本发明用钢材外套和石墨纸替代了石墨外套和陶瓷模具，防止了模具开裂，还缩小了整套模具尺寸，增加了炉具内同时烧结的工件数量。本方案现在采用的钢材外套则可长期反复使用，又不需要制作陶瓷模具，因此大大降低了制造成本，缩短了生产周期，成效显著。

技术领域

本发明涉及石油钻探技术领域，具体是一种金刚石轴承烧结工艺。

背景技术

在现行的粉末冶金工艺中，烧结各种形状的工件时所采用的模具一般都是由石墨外套和陶瓷型模构成，它的特点是：

1、陶瓷模耐高温，1200摄氏度以上不会熔化、变形、开裂；

2、陶瓷模制作工艺简单，用特制的陶瓷粉调制成糊状，浇注在石墨套型腔内，凝固后就成了形状复杂的烧结模型；

3、由于陶瓷模强度低，烧结完成后很容易敲碎，以便取出烧结工件；

4、在陶瓷模外层采用石墨套，是因为石墨既可以耐高温、不变形，其热膨胀系数与陶瓷模比较接近，都比较小，烧结过程中不容易出现裂口。

这些特点正适合粉末冶金烧结要求，但是由于金刚石径向轴承的形状特殊，属于径向薄壁件，粉料层和内钢体层的总厚度只有9mm，在烧结过程和后续机加工过程中，都容易变形，为此，目前工艺设计是将内钢体壁厚度增加4倍，而粉末冶金层的厚度却很有限，这就会造成烧结膨胀涨量增大，致使陶瓷模和石墨外层破裂，如果为了防止模具破裂，将陶瓷模和石墨壁厚也增加几倍，那么就会占用烧结炉空间和浪费大量材料。这是困扰粉末冶金的一个难题。

发明内容

本发明的目的在于克服上述背景技术中提出的问题，提供了一种金刚石轴承烧结工艺，该工艺流程简单，在金刚石轴承烧结时不增加厚度，轴承不会变形，节省大量材料和烧结炉空间，增加一次烧结数量。

本发明的目的主要通过以下技术方案实现：

金刚石轴承烧结工艺，包括以下步骤：

（1）安装好钢底模，并且在钢底模的内壁面上粘贴石墨纸；

（2）在石墨纸的内壁贴有聚晶贴纸，聚晶贴纸上的聚晶颗粒朝向钢底模的中心线；

（3）在钢底模的空腔中放置轴承钢体，轴承钢体内腔中填充塑脂砂后；

（4）在轴承钢体外壁和聚晶贴纸之间缝隙填充有钨粉；

（5）在钢底模顶部开口处装入铜合金颗粒；

（6）放入烧结炉内烧结。

目前在石油钻探的金刚石径向轴承烧结工艺中，所采用的模具一般都是由石墨外套和陶瓷型模构成，陶瓷模其耐高温，在1200摄氏度以上也不会熔化、变形、开裂，而且其制作工艺简单，能够得到形状复杂的烧结模型，并且其强度低，烧结完成后很容易敲碎，以便取出烧结工件，属于一次性消耗品。在陶瓷模外层采用石墨套，是因为石墨既可以耐高温、不变形，其热膨胀系数与陶瓷模比较接近，都比较小，烧结过程中不容易出现裂口。

上述特性正适合粉末冶金烧结要求，目前在石油钻探领域中，轴承是非常常规的部件，由于钻探过程频繁的高强度磨损，普通钢材的轴承的耐磨性不够，需要频繁更换，影响工作效率，因此设计了金刚石轴承，是通过在轴承的壁面镶上金刚石，形成一层耐磨层。但是由于金刚石径向轴承的形状特殊，属于径向薄壁件，粉料层和内钢体层的总厚度只有9mm，在烧结过程和后续机加工过程中，都容易变形，为此，目前工艺设计是将内钢体壁厚度增加4倍，而粉末冶金层的厚度却很有限，这就会造成烧结膨胀涨量增大，致使陶瓷模和石墨外层破裂，如果为了防止模具破裂，将陶瓷模和石墨壁厚也增加几倍，那么就会占用烧结炉空间和浪费大量材料。这是困扰粉末冶金的一个难题。