CN101912965A - 用于烧结金刚石刀头的模具及金刚石刀头的制作方法 - Google Patents

Abstract

一种用于烧结金刚石刀头的模具及金刚石刀头的制作方法，用于烧结金刚石刀头的模具，包括带空腔的模框，模框上设置有一个以上的螺钉孔，还包括位于空腔内的挡板，螺钉的一端穿过螺钉孔后与挡板相接。挡板上设置有装配孔。模框的空腔内还设置有插板，插板上设置有一个以上的插槽。螺钉依次与挡板和插板相接。插槽和螺钉孔同轴线设置。模框的空腔内设置有二层以上的金刚石刀头，相邻金刚石刀头之间设置有石墨压头。模框为二个以上，相邻模框之间上下叠置，相邻模框之间设置有石墨垫板。模框、挡板和插板均采用合金材料制成。本发明具有结构简单合理、操作灵活、制作成本低、生产效率高的特点。

Description

用于烧结金刚石刀头的模具及金刚石刀头的制作方法

技术领域

本发明涉及一种用于烧结金刚石刀头的模具及金刚石刀头的制作方法。

背景技术

热压机是金刚石刀头生产中最常用的一种电阻热压设备，见附图1和附图2，其工作原理为：将金刚石刀头6装入石墨模具，并置于铁制的模框1内，用螺钉4紧固，送入热压机；通电后，石墨模具开始升温，对金刚石刀头6加热，同时热压机通过石墨模具对金刚石刀头6施加压力，经过一段时间的加温加压完成金刚石刀头6的烧结。石墨模具包括位于金刚石刀头6左右两侧的石墨挡板2以及位于金刚石刀头6上下两侧的石墨压头5。

由于热压机电阻发热的工作原理以及其输出功率的限制，通常每个石墨模具内只能热压10～20个金刚石刀头6，而热压机每次只能热压1模，生产效率低，单位刀头的耗电量大。

发明内容

本发明的目的旨在提供一种结构简单合理、操作灵活、制作成本低、产品质量好、生产效率高的用于烧结金刚石刀头的模具及金刚石刀头的制作方法，以克服现有技术中的不足之处。

按此目的设计的一种用于烧结金刚石刀头的模具，包括带空腔的模框，模框上设置有一个以上的螺钉孔，其特征是还包括位于空腔内的挡板，螺钉的一端穿过螺钉孔后与挡板相接。

所述挡板上设置有装配孔。

所述模框的空腔内还设置有插板。

所述插板与挡板朝向空腔中央的一侧相接。

所述插板的表面设置有石墨粉层。

所述模框的空腔内设置有二层以上的金刚石刀头，相邻金刚石刀头之间设置有石墨压头。

所述模框为二个以上，相邻模框之间上下叠置，相邻模框之间设置有石墨垫板。

所述模框、挡板和插板均采用合金材料制成。

一种金刚石刀头的制作方法，其特征是将冷压成形后的金刚石刀头和石墨压头按序放在一个模框的空腔内，金刚石刀头为二层以上，左右相邻的金刚石刀头的上下位置相互错开，通过螺钉和挡板将组装好的模框、金刚石刀头和石墨压头固定并锁紧，在锁紧后的模框的内壁和挡板之间插入插板，然后拆掉螺钉，将多个完成组装的模框上下叠置后放入烧结炉内进行金刚石刀头的烧结成型，其中，上下相邻模框之间通过石墨垫板进行隔离。

所述插板在插入时，首先在插板的两侧涂石墨粉层。

本发明采用有氢气气氛保护的烧结炉，由于氢气气氛保护，烧结的刀头质量好，也能有效避免模具与空气接触，有效的保护模具不被氧化，延长了模具的使用寿命；每模生产的刀头数量多，并且每炉可以烧结多模，大大提高了生产效率，单位刀头的能耗极低。

本发明中的模框、挡板和插板均采用合金制成，故在高温高压下变形量小极小，从而确保了成形后的金刚石刀头的质量。

本发明提供的采用烧结炉制作金刚石刀头的制作方法与现有的采用热压机制作金刚石刀头的制作方法主要有以下不同：

①生产设备不同

热压机是通过两个电极供电，由于金刚石刀头本身具有电阻而产生热量，同时热压机的液压加载系统通过两电极给装有金刚石刀头的石墨模具(也就是石墨压头)加压，进而由石墨模具将压力传导给金刚石刀头，从而在加热加压条件下完成金刚石刀头的制作。该热压机内的模框的大小由热压机的电极的面积所限制，而电极的面积受热压机本身功率限制，常用的热压机额定功率为30kw，电极的有效加热面积约为90mm＊90mm；

本发明所用的氢气气氛的烧结炉的加热原理为辐射加热，通过烧结炉的炉膛内的电热丝发热，以热辐射的方式给组装完成后的模具进行整体加热，热量是从外向内传导的。该氢气气氛的烧结炉的炉座与其液压系统相接，实现对金刚石刀头的加压。本发明采用的氢气气氛的烧结炉的额定功率为40～60kw，有效加压面积约为220mm＊220mm；这种氢气气氛的烧结炉属于普通型。

当将用于热压机的原模框用于氢气气氛的烧结炉中时，在烧结炉的加热加压过程中，该模框将严重变形，其上的螺钉与模框本体在高温下粘结为一体，最后导致金刚石刀头和模框本体都报废。

②烧结工艺不同

氢气气氛的烧结炉是采用辐射加热，热量自外向内传导，若工作时间太短将出现无法烧结完全，通常情况下，氢气气氛的烧结炉的工艺设定烧结时间为1h，在此种条件下用于热压机的原模框在氢气气氛的烧结炉内早已烧结变形。

③材质不同

用于热压机的原模框的材质为普通钢模，本发明中的模框、插板和挡板全部采用合金材料制成，能经受高温而几乎没有变形。

④模框不同

用于热压机的原模框采用螺钉锁紧。本发明所用的模框采用高温下变形极小的合金插板锁定，螺钉只是在组装中暂时使用：只有用螺钉将模框紧定好后，才能装进插板，当插板一旦装入后就要将螺钉取下，故在烧结过程中是插板在起着锁紧模框的作用。并且，由于模框、插板和挡板所用的合金材料在高温下几乎没有变形，故制作的金刚石刀头的外观尺寸及刀头致密度都得到保障，刀头质量好。

综上所述，本发明具有结构简单合理、操作灵活、制作成本低、生产效率高的特点。

附图说明

图1为现有热压模具组装后的立体结构示意图。

图2为图1中的A-A向剖视放大结构示意图。

图3为本发明一实施例中的模框的立体结构示意图。

图4为插板的立体结构示意图。

图5为挡板的立体结构示意图。

图6为本发明使用时多个模框叠置后的结构示意图。

图7为单个模框的局部剖视结构示意图。

图8为图7中的B-B向局部剖视放大结构示意图。

图中：1为模框，1.1为螺钉孔，2为插板，2.1为插槽，3为螺钉，4为挡板，4.1为装配孔，5为金刚石刀头，6为石墨压头，7为石墨垫板。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述。

参见图3-图8，本用于烧结金刚石刀头的模具，包括带空腔1.2的模框1，模框上设置有一个以上的螺钉孔1.1，还包括位于空腔内的挡板4，螺钉3的一端穿过螺钉孔后与挡板相接。挡板4上设置有装配孔4.1。模框1的空腔1.2内还设置有插板2，插板上设置有一个以上的插槽2.1。插板2与挡板4朝向空腔1.2中央的一侧相接。插板2的表面设置有石墨粉层。螺钉3依次与挡板4和插板2相接。插槽2.1和螺钉孔1.1同轴线设置。模框1的空腔1.2内设置有二层以上的金刚石刀头5，相邻金刚石刀头之间设置有石墨压头6。模框1为二个以上，相邻模框之间上下叠置，相邻模框之间设置有石墨垫板7。模框1、挡板4和插板2均采用合金材料制成。

制作时，将冷压成形后的金刚石刀头5和石墨压头6按序放在一个模框1的空腔1.2内，金刚石刀头为二层以上，左右相邻的金刚石刀头的上下位置相互错开，通过螺钉3和挡板4将组装好的模框1、金刚石刀头5和石墨压头6固定并锁紧，在锁紧后的模框1的内壁和挡板4之间插入插板2，然后拆掉螺钉3。将多个完成组装的模框1上下叠置后放入烧结炉内进行金刚石刀头的加压烧结成型，其中，上下相邻模框之间通过石墨垫板7进行隔离。

扭紧螺钉时，使石墨压头6与金刚石刀头处于紧固状态，根据挡板与模框的间隙宽度插入相应厚度的插板，然后再扭出螺丝。

模框锁紧时，要注意以下内容，首先，用螺钉3将组装好的模框1、金刚石刀头5和石墨压头6锁紧，只有这样模框的内壁和挡板之间才能有空间放得进插板。插板放进后要把螺钉拆掉取下，即模框最终是由插板锁紧的，用螺钉只是一个中间过程。因为螺钉不能经受烧结炉加热，否则会导致螺钉烧熔后与模框连接成一体。而插板是采用耐热的合金材料制成，可以经受高温烧结。在组装时，在插板的装配面，主要是在插板的两侧要涂石墨粉层，该石墨粉层两个作用：第一是润滑，使插板更容易的装入模框的内壁和挡板之间的空隙中；第二是作为脱模剂用，该石墨粉层可以有效的防止插板与模框，或者插板与挡板在高温下发生粘结。

对于模框1的空腔1.2的尺寸为210mm＊210mm时，可以放入150个金刚石刀头，金刚石刀头的尺寸规格为：39.85mm(长)＊5.7mm(厚)＊11.85mm(宽)。相应的石墨压头6有两种规格，分别为截面大的石墨压头和截面小的石墨压头，见图8，截面大的石墨压头的尺寸规格为：40mm(长)＊12mm(厚)＊28mm(高)，数量：150个；截面小的石墨压头的尺寸规格为：40mm(长)＊12mm(厚)＊17mm(高)，数量：300个。

当然，在该空腔1.2的尺寸为210mm＊210mm时，也可以放入150个金刚石刀头，该金刚石刀头的尺寸规格为：39.85mm(长)＊4.8mm(厚)＊11.85mm(宽)，至于其余部分则同上所述，不再重复。

Claims (10)

1.一种用于烧结金刚石刀头的模具，包括带空腔(1.2)的模框(1)，模框上设置有一个以上的螺钉孔(1.1)，其特征是还包括位于空腔内的挡板(4)，螺钉(3)的一端穿过螺钉孔后与挡板相接。

2.根据权利要求1所述的用于烧结金刚石刀头的模具，其特征是所述挡板(4)上设置有装配孔(4.1)。

3.根据权利要求2所述的用于烧结金刚石刀头的模具，其特征是所述模框(1)的空腔(1.2)内还设置有插板(2)。

4.根据权利要求3所述的用于烧结金刚石刀头的模具，其特征是所述插板(2)与挡板(4)朝向空腔(1.2)中央的一侧相接。

5.根据权利要求4所述的用于烧结金刚石刀头的模具，其特征是所述插板(2)的表面设置有石墨粉层。

6.根据权利要求1至5任一所述的用于烧结金刚石刀头的模具，其特征是所述模框(1)的空腔(1.2)内设置有二层以上的金刚石刀头(5)，相邻金刚石刀头之间设置有石墨压头(6)。

7.根据权利要求6所述的用于烧结金刚石刀头的模具，其特征是所述模框(1)为二个以上，相邻模框之间上下叠置，相邻模框之间设置有石墨垫板(7)。

8.根据权利要求7所述的用于烧结金刚石刀头的模具，其特征是所述模框(1)、挡板(4)和插板(2)均采用合金材料制成。

9.一种根据权利要求1所述的金刚石刀头的制作方法，其特征是将冷压成形后的金刚石刀头(5)和石墨压头(6)按序放在一个模框(1)的空腔(1.2)内，金刚石刀头为二层以上，左右相邻的金刚石刀头的上下位置相互错开，通过螺钉(3)和挡板(4)将组装好的模框(1)、金刚石刀头(5)和石墨压头(6)固定并锁紧，在锁紧后的模框的内壁和挡板(4)之间插入插板(2)，然后拆掉螺钉(3)，将多个完成组装的模框上下叠置后放入烧结炉内进行金刚石刀头的烧结成型，其中，上下相邻模框之间通过石墨垫板(7)进行隔离。

10.根据权利要求9所述的金刚石刀头的制作方法，其特征是所述插板(2)在插入时，首先在插板(2)的两侧涂石墨粉层。

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