CN218581568U - 一种减少外圆磨成本的内芯组装结构 - Google Patents
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Abstract
一种减少产品外圆磨成本的内芯组装结构，包括金属帽杯和金属底杯，所述的金属底杯包括聚晶金刚石微粉层对应的金属底杯底部和硬质合金基体对应的金属底杯上部；金属底杯底部容纳聚晶金刚石微粉层部分的直径大于金属底杯上部容纳硬质合金基体的直径，由金属底杯上部到金属底杯底部的过渡为倒角过渡。新组装设计的内芯在合成后的金刚石层与硬质合金的外径保持一致，减少了外圆磨削加工环节的成本，提高生产效率，提高了产品稳定性。
Description
技术领域
本实用新型涉及高温高压合成聚晶金刚石复合片（PDC）过程中组装合成块使用的技术领域，特别涉及一种减少产品外圆磨成本的内芯组装结构。
背景技术
聚晶金刚石复合片（PDC）的内芯是由金刚石微粉、硬质合金基体与金属杯组成，再与其他辅助材料叶腊石块、堵头组件、加热组件等组装起来形成合成块；合成块通过六面顶压设备在高温高压（HTHP）条件下合成，形成聚晶金刚石复合片坯体，然后合成后的聚晶金刚石复合片坯体通过复合层研磨、高度平磨、外圆磨削、倒角等加工方式得到符合市场需要的固定尺寸的产品，其既具有金刚石的高硬度、高耐磨与导热性，又具有硬质合金的冲击韧性，可在高速切削中获得很高的加工精度和加工效率，是制造切削刀具、钻井钻头和其他耐磨工具的理想材料。
聚晶金刚石复合片的内芯，常规组装时，金属杯内的聚晶金刚石层外径与硬质合金基体外径保持一致，但受原材料固有物理特性影响，在复合片合成过程中，由于金刚石微粉密度小，高压下收缩量大，硬质合金密度大，高压下收缩量小，导致合成后的毛坯复合片的聚晶金刚石层的外径小于硬质合金基体的外径，为使聚晶金刚石层和硬质合金基体的外径相同，在实际外圆磨削加工过程中，聚晶金刚石层还是毛坯件时，硬质合金基体的侧面就需要沿轴向磨去一定量，造成了外圆磨削过程中砂轮使用的浪费，对硬质合金材料本身来说也造成了浪费，多出一道加工程序，增大了加工成本且浪费时间。同时因为合成后聚晶金刚石层与硬质合金基体形成的外径差，也会导致在合成过程中聚晶金刚石复合片内部产生残余应力，会导致复合片在使用过程中会出现崩片、脱层等失效情况。
实用新型内容
针对上述现有技术中存在的问题，本实用新型的目的是提供一种减少产品外圆磨成本的内芯组装结构，使得聚晶金刚石层和硬质合金基体在高温高压烧结后，外径保持一致，来降低聚晶金刚石复合片在外圆磨削加工环节的加工成本，避免无谓的砂轮浪费，同时改善合成过程中的内部的残余应力。
为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种减少产品外圆磨成本的内芯组装结构，包括金属帽杯和金属底杯，所述的金属底杯包括聚晶金刚石微粉层对应的金属底杯底部和硬质合金基体对应的金属底杯上部；金属底杯底部容纳聚晶金刚石微粉层部分的直径大于金属底杯上部容纳硬质合金基体的直径，由金属底杯上部到金属底杯底部的过渡为倒角过渡。
所述金属底杯上部和金属底杯底部分界处的内侧和外侧均设置倒角过渡，倒角度数保持一致。
所述倒角度数为30°-60°。
所述金属底杯底部设置聚晶金刚石微粉层，聚晶金刚石微粉层的组装高度高于金属底杯内侧倒角的最高处。
所述聚晶金刚石层高出金属底杯内侧倒角的最高处的部分等于轴向收缩预留量。
所述金属底杯的外径等于金属帽杯的外径。
所述金属底杯的上端面低于硬质合金基体的上平面，且金属底杯的上端面和硬质合金基体的上平面的高度差大于收缩预留量的高度；金属帽杯的下端面高于金属底杯上的倒角过渡部分，且高出距离大于收缩预留量的高度。所述金属底杯和金属帽杯重叠部分尺寸为3-5mm。
相对于现有技术，本实用新型能够达到的有益效果是：
1.从经济效益来说，新组装设计的内芯在合成后的金刚石层与硬质合金的外径保持一致，减少了外圆磨削加工环节的成本，提高生产效率；
2.从聚晶金刚石复合片合成稳定性来说，组装时，聚晶金刚石微粉层与硬质合金基体的过渡部位设置倒角，减少了合成过程中产生的残余应力，提高了产品稳定性；
3.根据使用效果，这种设计，操作简单，安全性好，使用方便，合成出来的产品性能稳定，质量更好。
附图说明
图1 是组装结构示意图。
其中，1是金属帽杯；2是硬质合金基体；3是聚晶金刚石微粉层；4是金属底杯；5是径向收缩预留量；6是轴向收缩预留量。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细说明。
如图1所示是一种减少产品外圆磨成本的内芯组装结构，包括金属帽杯1和金属底杯4，所述金属底杯4包括聚晶金刚石微粉层3对应的金属底杯底部和硬质合金基体2对应的金属底杯上部；金属底杯底部容纳聚晶金刚石微粉层3部分的直径大于金属底杯上部容纳硬质合金基体2的直径；由金属底杯上部到金属底杯底部的过渡为倒角过渡。
所述金属底杯上部和金属底杯底部分界处的内侧和外侧均设置倒角过渡，倒角度数保持一致。
所述倒角度数为30°-60°。
所述金属底杯底部设置聚晶金刚石微粉层3，聚晶金刚石微粉层3的组装高度高于金属底杯内侧倒角的最高处。
所述聚晶金刚石层高出金属底杯内侧倒角的最高处的部分是轴向收缩预留量6。
所述金属底杯4的外径等于金属帽杯1的外径。
所述金属底杯4的上端面低于硬质合金基体2的上平面，且金属底杯4的上端面和硬质合金基体2的上平面的高度差大于收缩预留量6的高度；金属帽杯1的下端面高于金属底杯4上的倒角过渡部分，且高出距离大于收缩预留量6的高度。
所述金属底杯4和金属帽杯1重叠部分尺寸为3-5mm。
聚晶金刚石复合片的内芯组装件包括金刚石微粉、硬质合金基体、金属底杯和金属帽杯。金属底杯的设计与传统柱状金属底杯不同，增大了放置聚晶金刚石微粉层的金属底杯底部的内径，那么放置的聚晶金刚石微粉层的直径也随之增大。聚晶金刚石微粉层的金属底杯底部的外径随内径的增大而增大，使得此时金属底杯的外径等于金属帽杯的外径，才能保证内芯在盐管内组装稳定，保证内芯后续合成的稳定性。
组装时，先把金属底杯水平放置，然后放入聚晶金刚石微粉，用T形锤捻平，此时捻平的聚晶金刚石微粉层的高度高出金属底杯上的过渡倒角，高出部分等于聚晶金刚石微粉层合成的轴向收缩余量，聚晶金刚石微粉层的轴向收缩余量可以通过传统柱状金属底杯合成时的收缩量计算；然后放入硬质合金基体，盖上金属帽杯。
合成时，使用六面顶压机在5-10GPa,150°-2300°的高温高压下合成，内芯的聚晶金刚石微粉层收缩量大，硬质合金基体收缩量小，合成过程结束时，保证合成的毛坯件聚晶金刚石层和硬质合金层外径一致，且聚晶金刚石层此时的高度平齐于或高于过渡倒角的最高处。
合成结束时通过对复合层研磨，外圆磨，平磨等加工方法，把毛坯件加工成符合要求的聚晶金刚石复合片成品。
上述虽然结合附图对本实用新型的具体实施方式进行了描述，但并非对本实用新型保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本实用新型的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本实用新型的保护范围以内。
Claims (8)
1.一种减少外圆磨成本的内芯组装结构，包括金属帽杯（1）和金属底杯（4），其特征在于：金属底杯（4）包括聚晶金刚石微粉层（3）对应的金属底杯底部和硬质合金基体（2）对应的金属底杯上部；金属底杯底部容纳聚晶金刚石微粉层（3）部分的直径大于金属底杯上部容纳硬质合金基体（2）的直径，由金属底杯上部到金属底杯底部的过渡为倒角过渡。
2.根据权利要求1所述的一种减少外圆磨成本的内芯组装结构，其特征在于：所述金属底杯上部和金属底杯底部分界处的内侧和外侧均设置倒角过渡，倒角度数保持一致。
3.根据权利要求1所述的一种减少外圆磨成本的内芯组装结构，其特征在于：所述倒角度数为30°-60°。
4.根据权利要求1-3任一所述的一种减少外圆磨成本的内芯组装结构，其特征在于：所述金属底杯底部设置聚晶金刚石微粉层（3），聚晶金刚石微粉层（3）的组装高度高于金属底杯内侧倒角的最高处。
5.根据权利要求4所述的一种减少外圆磨成本的内芯组装结构，其特征在于：所述聚晶金刚石微粉层高出金属底杯内侧倒角的最高处的部分是轴向收缩预留量（6）。
6.根据权利要求1所述的一种减少外圆磨成本的内芯组装结构，其特征在于：所述金属底杯（4）的外径等于金属帽杯（1）的外径。
7.根据权利要求1所述的一种减少外圆磨成本的内芯组装结构，其特征在于：所述金属底杯（4）的上端面低于硬质合金基体（2）的上平面，且金属底杯（4）的上端面和硬质合金基体（2）的上平面的高度差大于收缩预留量（6）的高度；金属帽杯（1）的下端面高于金属底杯（4）上的倒角过渡部分，且高出距离大于收缩预留量（6）的高度。
8.根据权利要求1所述的一种减少外圆磨成本的内芯组装结构，其特征在于：所述金属底杯（4）和金属帽杯（1）重叠部分尺寸为3-5mm。
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2020
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