金刚石钻头在烧结中常见事故研究及防范措施

1、金刚石钻头在烧结中常见事故研究及防范措施【摘要】总结了热压法生产钻头常见的事故，并提出 了防范措施。【关键词】钻头事故措施1 前言热压法生产的人造金刚石钻头，经常发生的事故是：钻 头脱环，模芯上漂，炸模，喷粉等，这些事故严重影响了钻 头的质量，加大了生产制造成本，是在生产过程中非常值得 重视的问题。下面是笔者在二十几年的工作中总结出来的事 故原因，并就其原因加以进一步分析及提出相应的防范措 施，以便提高钻头质量，降低生产制造成本，减少不必要的 损失，争取获得更大的利润。2常见事故分析及防范措施2. 1钻头脱环的事故分析及防范措施钻头脱环就是钻头胎体与钢体分离，分离的界限是胎体 与钢体的连接部位

2、。(1)钻头脱环的事故分析：第一、钻头钢体端面不清 洁，是发生钻头脱环的一个原因。由于钢体端面有油污、铁 锈等污物，这些物质对于胎体与钢体进行热分子交换时起到 了阻碍作用，致使胎体与钢体粘接不牢。第二、组装钢体时, 在胎体粉料表面上有一层石墨粉或灰尘，也是钻头脱环的一 个原因。第三、钢体端面内径没有进行倒角，在组装钢体时, 钢体内径边缘尖角将模芯刮下一些石墨粉，掉入胎体粉料表 面上，而使胎体与钢体粘接不牢。第四、胎体粉料不清洁， 混入杂物，不但是脱环的一个原因，也会造成胎体性能的改 变。第五、胎体粉料氧化，除影响包镶金刚石的能力外，也 影响了胎体与钢体的粘接牢固度。第六、在烧结硬胎体钻头 时，

3、过早卸压出炉也是原因之一。第七、硬胎体钻头出炉后 冷却速度过快，胎体内部产生应力集中，胎体发生裂纹，也 将影响胎体与钢体的粘接强度。第八、在烧结过程中，由于 某种原因造成温度不够，压力不足，胎体致密化不好，也是 胎体脱环的一个原因。(2)防范钻头脱环的措施：第一、钢体端面要处理清 洁。在配模时钢体端面用锂、砂纸、锯条等清除铁锈和油污, 使其端面粗糙，然后在组装前用丙酮清洗钢体端面。第二、 组装前底模表面、内孔用吸尘器彻底清除石墨粉等杂物。第 三、钻头钢体内径端面处一定要有倒角，处理钢体时要清除 钢体内径的毛刺和尖角，防止组装时划破模芯。第四、要保 持胎体粉料的清洁，散落弄脏的粉料不能再用。保存

4、胎体粉 料时要密封，使用时装粉料的器皿要加盖，防止灰尘落入。 第五、混料前对各种金属粉料要进行观察，发现变色，结块 时不能再用。第六、烧结钻头时，要严格按工艺要求进行， 测温度、压力的仪器仪表出现问题时，要及时进行检修。2.2模芯上漂事故分析及防范措施模芯上漂，即在烧结过程中，模芯向上位移，致使钻头 报废。(1) 模芯上漂事故分析：第一、钢体内径与模芯配合 过松，是产生模芯上漂的主要原因。由于模芯与钢体内径配 合间隙大，模芯上下活动自由，当胎体融化时，由于压力作 用溶液浸入模芯底部，迫使模芯上升，造成模芯上漂。第二、 模芯与石墨唇垫配合间隙过大，也是模芯上漂的一个原因。 第三、加全压时间过晚，

5、也会导致模芯上漂。(2) 模芯上漂防范措施：第一、模芯与钢体内径配合 间隙应在0. 05-0. 1mm之间。即用手可以压入，又不能自行 脱出，模芯能自行脱出的不能使用。第二、模芯与唇垫配合 要合适，即在公差范围内紧密配合。第三、在烧结过程中加 全压应在650°c之时，不能拖后。2. 3炸模的事故分析及防范措施炸模，即在热压烧结过程中，底模炸裂致使钻头报废。(1)炸模的事故分析：第一、钢体外径与底模配合间 隙过小，由于二者线膨胀系数不同，在升温中必然炸模。第 二、烧结过程中，模具位置处在了感应圈的下部，升温时钢 体受热快而温度高，底模受热慢而温度低，即使配合间隙合 适也易炸模。第三、烧

6、结过程中升温速度过快，由于磁性作 用也会产生钢体与模具升温不同步，造成炸模。第四、石墨 本身有裂纹，在配模时又没有发现，也是炸模的一个原因。 第五、石墨本身的抗压强度低或作为底模的石墨料直径不够 大而导致炸模。因为底模所受侧压力是正压力的1/4左右， 底模壁厚太薄也易炸模。(2)防范炸模的措施：第一、钢体外径与底模的配合 间隙是个关键，在配模时，要严格检查底模内径与钢体外径 的尺寸是否符合图纸尺寸要求。第二、在烧结过程中，组装 模具一定要置于感应圈中心，要严格控制升温速度，特别是 2060(tc区间，不同规格钻头，升温速度应控制在3 10°c/s之间。第三、配模时要详细检查底模是否有

7、裂纹，发 生裂纹即报废，在退模时不要强敲硬摔，防止底模破损。第 四、石墨抗压强度低于45mpa的一定不能作热压烧结的底模 模具使用。同时做大直径钻头时要用石墨直径大些的石墨底 模，一般石墨底模直径d二(1.82)倍的钻头规格直径。2.4喷粉的事故分析及防范措施钻头喷粉，是指钻头在烧结升温过程中，胎体粉料由模 具中喷出，造成钻头工作层粉料混乱。发生这种情况时，应 立即关机，拿下组装模具，冷却后，将胎体粉料过筛，取出 金刚石和聚晶，重新进行组装。(1)喷粉的事故分析：第一、喷粉的原因主要是粉料、 模具潮湿而致。喷粉多半发生在夏季潮湿季节，尽管模具经 烘箱烘烤，取出后仍然在吸潮。第二、另一个原因是升

8、温太 快，产生气体多，排气不畅造成喷粉。第三、在混合有金刚 石的粉料时，在润湿金刚石过程中甘油放的量过多也是喷粉 的原因之一。(2)防范喷粉的措施：第一、防止金属粉料受潮。金 属粉料要密封保存，储存器内要放干燥剂。第二、要严格控 制烧结时升温速度，一般应在23°c/s之间。第三、如果 粉料受潮，在烧结时先不加预压，升温速度控制在2°c/s以 下，让模具中气体缓慢排出，当温度达到300°c时(即钢体 表面颜色开始发蓝时)加预压，再提高升温速度。第四、配 好的底模、模芯、唇模垫应放在烘箱内进行干燥，而后再进 行组装。第五、雨季组装好的钻头到烧结时的时间间隔不应 超过4小时，以防模具吸潮后又发生喷粉。3结语由于笔者在实际生产过程中，对生产钻头的常见事故进 行不断分析总结，并提出了相应的防范措施，目前已有效的 提高了钻头的生产质量，并且降低了生产制造成