CN214517579U - 一种热压金刚石地质钻头用石墨模具 - Google Patents
一种热压金刚石地质钻头用石墨模具 Download PDFInfo
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Abstract
本申请涉及一种热压金刚石地质钻头用石墨模具，属于热压模具领域，包括由石墨材料制成的柱状的外模具，所述外模具内开设有模具槽，模具槽沿外模具长度方向设置，模具槽内滑动连接有由石墨材料制成的压杆，压杆沿模具槽长度方向滑动，外模具外套设有由高热胀系数材料制成的膨胀层，膨胀层靠近外模具一侧抵接于外模具，膨胀层外套设有由低热胀系数材料制成的限制层，限制层靠近外模具一侧抵接于膨胀层，外模具远离压杆一端设置有底模具，底模具靠近外模具一侧开设有安装槽，外模具远离压杆一端插接于安装槽。本申请具有改善石墨模具在高温加压过程中易发生碎裂的效果。
Description
技术领域
本申请涉及热压模具领域，尤其是涉及一种热压金刚石地质钻头用石墨模具。
背景技术
热压烧结法是高温压结成型的金刚石钻头制造方法，具体过程是把骨架金属和粘结金属都制成粉末，按一定的比例在球磨机中充分混合，在胎体料的工作层中混入一定浓度的金刚石，分层装入模中，然后加热一定时间后进行加压而成型为金刚石钻头。
现有技术中，公开号CN103418789A的中国发明专利文件中公开了一种用于热压PDC钻头胎体粉末成型的多孔模具，至少包括石墨盖板、石墨柱、石墨主模以及石墨底模，所述的石墨底模为平板状，其顶部边缘处设有一圈朝上凸起的凸沿，所述的凸沿围成一凹槽，石墨主模固定在凹槽内，所述的石墨主模上均匀分布有竖直的圆柱孔；所述的石墨柱呈圆柱状，其数量与圆柱孔相对应，且石墨柱位于圆柱孔内并能够沿圆柱孔上下移动，石墨柱与圆柱孔之间存在缝隙，所述缝隙的宽度为0.1～0.3mm，所述的石墨盖板位于石墨柱的顶端，与石墨柱连接。该模具用于热压PDC钻头胎体粉末试件，可一次性制作四个试件，脱模简单，将这些试件进行力学试验后，得出硬度、强度等力学指标，从而优选PDC钻头配方。
针对上述中的相关技术，发明人认为石墨模具反复处于长时间的高温加压环境下易变得脆弱，在加压过程中易发生碎裂。
实用新型内容
为了改善石墨模具在高温加压过程中易发生碎裂的情况，本申请提供一种热压金刚石地质钻头用石墨模具。
本申请提供的一种热压金刚石地质钻头用石墨模具采用如下的技术方案：
一种热压金刚石地质钻头用石墨模具，包括由石墨材料制成的柱状的外模具，所述外模具内开设有模具槽，模具槽沿外模具长度方向设置，模具槽内滑动连接有由石墨材料制成的压杆，压杆沿模具槽长度方向滑动，外模具外套设有由高热胀系数材料制成的膨胀层，膨胀层靠近外模具一侧抵接于外模具，膨胀层外套设有由低热胀系数材料制成的限制层，限制层靠近外模具一侧抵接于膨胀层，外模具远离压杆一端设置有底模具，底模具靠近外模具一侧开设有安装槽，外模具远离压杆一端插接于安装槽。
通过采用上述方案，首先向模具槽中装填混合好的金属粉末和金刚石，将整套模具放入热压机中，热压机加热整套模具同时推动压杆对模具槽中的金属粉末和金刚石加压，热胀系数高的膨胀层受热膨胀明显，膨胀层向内挤压外模具抵消部分外模具向外扩张的力，热胀系数低的限制层膨胀量小于膨胀层，限制层限制膨胀层的膨胀方向，提高膨胀层对内侧外模具的力，限制层与膨胀层配合增强膨胀层抵消外模具向外扩张的力的效果，降低外模具受热压机压力作用下发生破碎的概率。在工作结束外模具恢复室温后，膨胀层也随温度的降低减少对外模具的挤压力，使外模具闲置时不承受过大额外的挤压力，降低外模具疲劳老化的速度，降低外模具发生破碎的概率。
优选的，所述外模具外侧固定连接有具有耐高温抗氧化性能的外抗氧化层，外抗氧化层覆盖外模具外侧，外模具对应模具槽位置处均固定连接有具有耐高温抗氧化性能的内抗氧化层，内抗氧化层覆盖外模具对应模具槽位置处，压杆靠近外模具一侧抵接于内抗氧化层靠近压杆一侧。
通过采用上述方案，外抗氧化层和内抗氧化层覆盖在外模具的表面，减缓外模具的石墨材料在高温环境下发生氧化的速度，降低外模具因氧化发生结构强度下降的情况发生，降低外模具在热压过程中破裂的概率。
优选的，所述压杆远离外模具一端固定连接有连接杆，连接杆的抗压强度小于压杆。
通过采用上述方案，当压杆给外模具的压力过大时，连接杆先于压杆断裂，降低工人操作失误时热压机对压杆提供过大的力使压杆和外模具破裂的概率。
优选的，所述连接杆直径大于模具槽直径，连接杆靠近压杆一端能够抵接于外模具靠近连接杆一端。
通过采用上述方案，在压杆挤压金属粉末和金刚石到适当位置后，连接杆靠近压杆一端抵接于外模具靠近连接杆一端，连接杆降低压杆在位置保持阶段承受的力，降低压杆通过融化的金属粉末对外模具内侧施加的力，降低外模具受力过大碎裂的概率。
优选的，所述连接杆远离压杆一端固定连接有受压板。
通过采用上述方案，受压板位于连接杆远离压杆一端，受压板抵接于热压机的液压缸的伸缩轴，增大连接杆与热压机的接触面积，增强连接杆受压过程中的稳定性。
优选的，所述底模具由负热膨胀材料制成，限制层对应安装槽位置处能够抵接于底模具对应安装槽位置处。
通过采用上述方案，当整套模具加压受热时，由负热膨胀材料制成的底模具受热收缩，底模具对应安装槽位置处勒紧限制层和外模具靠近底模具一端，降低底模具与外模具连接处发生漏液的现象。
优选的，所述底模具对应外模具靠近底模具一端位置处固定连接有多个环形的密封凸缘，外模具对应所有密封凸缘位置处均开设有密封凹槽，密封凸缘能够插接于相对应的密封凹槽内。
通过采用上述方案，在热压机的加压过程中，所有密封凸缘与相对应密封凹槽密切配合，降低外模具与底模具之间的间隙，降低外模具与底模具连接处发生漏液的现象。
优选的，所述底模具对应模具槽位置处螺纹连接有装料槽体，装料槽体插接于模具槽靠近底模具一端。
通过采用上述方案，在生产多层钻头时，工人将钻头头部的金属粉末和金刚石提前混合好，通过螺纹连接的装料槽体快速的放置在底模具对应模具槽位置处，提高模具的装料速度。
综上所述，本申请具有以下有益效果：
1．膨胀层向内挤压外模具抵消部分外模具向外扩张的力，限制层限制膨胀层的膨胀方向，提高膨胀层对内侧外模具的力，限制层与膨胀层配合增强膨胀层抵消外模具向外扩张的力的效果，降低外模具受热压机压力作用下发生破碎的概率；
2．在工作结束外模具恢复室温后，膨胀层也随温度的降低减少对外模具的挤压力，使外模具闲置时不承受过大额外的挤压力，降低外模具疲劳老化的速度，降低外模具发生破碎的概率；
3．外抗氧化层和内抗氧化层减缓外模具的石墨材料在高温环境下发生氧化的速度，降低外模具因氧化发生结构强度下降的情况发生，降低外模具在热压过程中破裂的概率。
附图说明
图1是本申请实施例的一种热压金刚石地质钻头用石墨模具的结构示意图；
图2是本申请实施例的一种热压金刚石地质钻头用石墨模具的剖视图；
图3是图2中A部分的放大图。
附图标记说明：1、外模具；11、模具槽；12、外抗氧化层；13、内抗氧化层；14、膨胀层；15、限制层；16、密封凹槽；2、压杆；21、连接杆；22、受压板；3、底模具；31、安装槽；32、装料槽体；33、密封凸缘。
具体实施方式
以下结合附图1-3对本申请作进一步详细说明。
本申请实施例公开一种热压金刚石地质钻头用石墨模具。参照图1和图2，包括由石墨材料制成的柱状的外模具1，外模具1内开设有模具槽11，模具槽11沿外模具1长度方向设置，外模具1外侧固定连接有具有耐高温抗氧化性能的外抗氧化层12，外抗氧化层12覆盖外模具1外侧，外模具1对应模具槽11位置处均固定连接有具有耐高温抗氧化性能的内抗氧化层13，内抗氧化层13覆盖外模具1对应模具槽11位置处，模具槽11内滑动连接有由石墨材料制成的压杆2，压杆2沿模具槽11长度方向滑动，压杆2靠近外模具1一侧抵接于内抗氧化层13靠近压杆2一侧。外抗氧化层12和内抗氧化层13覆盖在外模具1的表面，减缓外模具1的石墨材料在高温环境下发生氧化的速度，降低外模具1因氧化发生结构强度下降的情况发生，降低外模具1在热压过程中破裂的概率。
参照图1和图2，压杆2远离外模具1一端固定连接有连接杆21，连接杆21的抗压强度小于压杆2，连接杆21直径大于模具槽11直径，连接杆21远离压杆2一端固定连接有受压板22。当压杆2给外模具1的压力过大时，连接杆21先于压杆2断裂，降低工人操作失误时热压机对压杆2提供过大的力使压杆2和外模具1破裂的概率。受压板22位于连接杆21远离压杆2一端，受压板22抵接于热压机的液压缸的伸缩轴，增大连接杆21与热压机的接触面积，增强连接杆21受压过程中的稳定性。
参照图1和图2，外抗氧化层12外套设有由高热胀系数材料制成的膨胀层14，如Mn72Cr18Ni10合金，膨胀层14靠近外模具1一侧抵接于外抗氧化层12，膨胀层14覆盖外抗氧化层12远离外模具1一侧，膨胀层14外套设有由低热胀系数材料制成的限制层15，如Fe-32Ni-4Co合金，限制层15靠近外模具1一侧抵接于膨胀层14，限制层15覆盖膨胀层14远离外模具1一侧。热压机加热整套模具同时推动压杆2对模具槽11中的金属粉末和金刚石加压，热胀系数高的膨胀层14受热膨胀明显，膨胀层14向内挤压外模具1抵消部分外模具1向外扩张的力，热胀系数低的限制层15膨胀量小于膨胀层14，限制层15限制膨胀层14的膨胀方向，提高膨胀层14对内侧外模具1的力，限制层15与膨胀层14配合增强膨胀层14抵消外模具1向外扩张的力的效果，降低外模具1受热压机压力作用下发生破碎的概率。在工作结束外模具1恢复室温后，膨胀层14也随温度的降低减少对外模具1的挤压力，使外模具1闲置时不承受过大额外的挤压力，降低外模具1疲劳老化的速度，降低外模具1发生破碎的概率。
参照图1和图2，外模具1远离压杆2一端设置有由负热膨胀材料制成的底模具3，如由钙、钌和氧原子构成的金属-陶瓷复合材料，底模具3靠近外模具1一侧开设有安装槽31，外模具1远离压杆2一端插接于安装槽31，限制层15对应安装槽31位置处能够抵接于底模具3对应安装槽31位置处，底模具3对应模具槽11位置处螺纹连接有装料槽体32，装料槽体32插接于模具槽11靠近底模具3一端。当整套模具加压受热时，由负热膨胀材料制成的底模具3受热收缩，底模具3对应安装槽31位置处勒紧限制层15和外模具1靠近底模具3一端，降低底模具3与外模具1连接处发生漏液的现象。在生产多层钻头时，工人将钻头头部的金属粉末和金刚石提前混合好，通过螺纹连接的装料槽体32快速的放置在底模具3对应模具槽11位置处，提高模具的装料速度。
参照图2和图3，底模具3对应外模具1靠近底模具3一端位置处固定连接有多个环形的密封凸缘33，外模具1对应所有密封凸缘33位置处均开设有密封凹槽16，密封凸缘33能够插接于相对应的密封凹槽16内。在热压机的加压过程中，所有密封凸缘33与相对应密封凹槽16密切配合，降低外模具1与底模具3之间的间隙，降低外模具1与底模具3连接处发生漏液的现象。
本申请实施例一种热压金刚石地质钻头用石墨模具的实施原理为：首先向模具槽11中装填混合好的金属粉末和金刚石，将整套模具放入热压机中，热压机加热整套模具同时推动压杆2对模具槽11中的金属粉末和金刚石加压，热胀系数高的膨胀层14受热膨胀明显，膨胀层14向内挤压外模具1抵消部分外模具1向外扩张的力，热胀系数低的限制层15膨胀量小于膨胀层14，限制层15限制膨胀层14的膨胀方向，提高膨胀层14对内侧外模具1的力，限制层15与膨胀层14配合增强膨胀层14抵消外模具1向外扩张的力的效果，降低外模具1受热压机压力作用下发生破碎的概率。
当整套模具加压受热时，由负热膨胀材料制成的底模具3受热收缩，底模具3对应安装槽31位置处勒紧限制层15和外模具1靠近底模具3一端，降低底模具3与外模具1连接处发生漏液的现象。
在工作结束外模具1恢复室温后，膨胀层14也随温度的降低减少对外模具1的挤压力，使外模具1闲置时不承受过大额外的挤压力，降低外模具1疲劳老化的速度，降低外模具1发生破碎的概率。
本申请实施例具有改善石墨模具在高温加压过程中易发生碎裂的效果。
以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种热压金刚石地质钻头用石墨模具，包括由石墨材料制成的柱状的外模具(1)，所述外模具(1)内开设有模具槽(11)，模具槽(11)沿外模具(1)长度方向设置，其特征在于：模具槽(11)内滑动连接有由石墨材料制成的压杆(2)，压杆(2)沿模具槽(11)长度方向滑动，外模具(1)外套设有由高热胀系数材料制成的膨胀层(14)，膨胀层(14)靠近外模具(1)一侧抵接于外模具(1)，膨胀层(14)外套设有由低热胀系数材料制成的限制层(15)，限制层(15)靠近外模具(1)一侧抵接于膨胀层(14)，外模具(1)远离压杆(2)一端设置有底模具(3)，底模具(3)靠近外模具(1)一侧开设有安装槽(31)，外模具(1)远离压杆(2)一端插接于安装槽(31)。
2.根据权利要求1所述的一种热压金刚石地质钻头用石墨模具，其特征在于：所述外模具(1)外侧固定连接有具有耐高温抗氧化性能的外抗氧化层(12)，外抗氧化层(12)覆盖外模具(1)外侧，外模具(1)对应模具槽(11)位置处均固定连接有具有耐高温抗氧化性能的内抗氧化层(13)，内抗氧化层(13)覆盖外模具(1)对应模具槽(11)位置处，压杆(2)靠近外模具(1)一侧抵接于内抗氧化层(13)靠近压杆(2)一侧。
3.根据权利要求1所述的一种热压金刚石地质钻头用石墨模具，其特征在于：所述压杆(2)远离外模具(1)一端固定连接有连接杆(21)，连接杆(21)的抗压强度小于压杆(2)。
4.根据权利要求3所述的一种热压金刚石地质钻头用石墨模具，其特征在于：所述连接杆(21)直径大于模具槽(11)直径，连接杆(21)靠近压杆(2)一端能够抵接于外模具(1)靠近连接杆(21)一端。
5.根据权利要求3所述的一种热压金刚石地质钻头用石墨模具，其特征在于：所述连接杆(21)远离压杆(2)一端固定连接有受压板(22)。
6.根据权利要求1所述的一种热压金刚石地质钻头用石墨模具，其特征在于：所述底模具(3)由负热膨胀材料制成，限制层(15)对应安装槽(31)位置处能够抵接于底模具(3)对应安装槽(31)位置处。
7.根据权利要求1所述的一种热压金刚石地质钻头用石墨模具，其特征在于：所述底模具(3)对应外模具(1)靠近底模具(3)一端位置处固定连接有多个环形的密封凸缘(33)，外模具(1)对应所有密封凸缘(33)位置处均开设有密封凹槽(16)，密封凸缘(33)能够插接于相对应的密封凹槽(16)内。
8.根据权利要求1所述的一种热压金刚石地质钻头用石墨模具，其特征在于：所述底模具(3)对应模具槽(11)位置处螺纹连接有装料槽体(32)，装料槽体(32)插接于模具槽(11)靠近底模具(3)一端。
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| CN202120408985.7U Active CN214517579U (zh) | 2021-02-25 | 2021-02-25 | 一种热压金刚石地质钻头用石墨模具 |
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