CN219072890U - 一种聚晶金刚石复合片用传压块 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于聚晶金刚石复合片合成技术领域，特别是涉及一种聚晶金刚石复合片用传压块。聚晶金刚石复合片用传压块包括叶腊石柱体，所述叶腊石柱体内设有传压衬管，所述传压衬管内设有合成腔体，所述传压衬管由同轴活动套装的至少两级衬管组成。本实用新型将原有传压块的一体式衬管改为同轴活动套装的至少两级衬管，由此可通过调整各衬管间的相对位置具体调节受压聚晶金刚石复合片的合成腔体受力情况，从而使聚晶金刚石复合片用传压块的灵活适应性更高，可根据具体聚晶金刚石复合片的放置位置进行调节，满足复合片合成过程中叶腊石柱体对不同位置的压力与流动性需求，保证合成的聚晶金刚石复合片的产品性能，提高生产效率及成品率。

Description

一种聚晶金刚石复合片用传压块

技术领域

本实用新型属于聚晶金刚石复合片合成技术领域，特别是涉及一种聚晶金刚石复合片用传压块。

背景技术

目前，由于叶腊石具有优良的传压密封特性及流动性，因此聚晶金刚石复合片的高温高压烧结需要通过由叶腊石等传压密封材料制成的传压块所提供的合成腔体完成，并且合成腔体内部压力也与聚晶金刚石复合片的耐磨性息息相关。同时以叶腊石为主要成分的传压块的密封传压能力也受叶腊石的矿石成分影响，其成分主要包含叶腊石与一些其他杂质，通常情况下将杂质含量控制在10％-15％以内，若有过多的杂质则会对传压块的密封性与流动性造成一定程度的不良影响，甚至出现高压挤出、顶锤放炮的问题，使复合片产品性能大打折扣。

因此随着对高性能聚晶金刚石复合片的深入研究，目前业内普遍认为增大聚晶金刚石复合片合成腔体的压力也会相应的提高聚晶金刚石复合片的耐磨性，所以为提高复合片产品性能，可以通过调整传压块材料及其含量，将轴向压缩变形量较大的材料更换为刚性材料以增加轴向的腔体压力。

授权公告号为CN212441126U，授权公告日为2021年2月2日的中国实用新型专利公开了一种温度场和压力场稳定的组装合成块。该合成块包括具有通孔的叶腊石块、嵌设于叶腊石块内周部的发热管及其盐管、与合成腔体贴合设置的可导电传压的用于提高合成腔体内压的传压装置及套设于发热管外周部的保温装置。传压装置包括有硬质合金材料构成的传压件及与其上下端贴合设置的导电片，其中一个导电片夹设于传压件与合成腔体之间。因此在提供充足的合成压力的同时也可进行稳定保温，通过在其外围增设硬质传压部件提高合成腔体的轴向压力以提高聚晶金刚石复合片的整体性能。

同时还可从传压块的传压结构上进行改进，通过提高径向的腔体压力以进一步提高其耐磨性。而由于受六面顶压机腔体尺寸的限制，与其匹配的传压块外部尺寸的改动空间并不大，因此可从其内部结构尺寸进行改进，通过改进传压块内部结构以提高其合成腔体的径向压力，使聚晶金刚石复合片的整体性能得到提升。

授权公告号为CN204602139U，授权公告日为2015年9月2日的中国实用新型专利公开了一种异形衬管的复合叶腊石块，其包括叶腊石柱体，圆柱通孔和衬管，其衬管为非圆形截面的立方体结构，并可通过改变衬管形状与成分，在一定压力范围内增强合成腔体的温度与径向压力，提高聚晶金刚石复合片的产品性能。

但上述传压块均仅能从单一方向上提升合成腔体的压力，并且由于其径向传压部件均为一体式结构，不便于针对具体聚晶金刚石复合片的合成要求灵活做出适应性调整，影响聚晶金刚石复合片成品性能，使得生产效率较低。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种聚晶金刚石复合片用传压块，以解决现有技术中传压块灵活性较低，使得聚晶金刚石复合片生产效率较低的技术问题。

为实现上述目的，本实用新型所提供的聚晶金刚石复合片用传压块的技术方案是：

一种聚晶金刚石复合片用传压块，包括叶腊石柱体，所述叶腊石柱体内设有传压衬管，所述传压衬管内设有合成腔体，所述传压衬管由同轴活动套装的至少两级衬管组成。

有益效果是：本实用新型的改进之处在于将原有传压块的一体式衬管改为同轴活动套装的至少两级衬管，由此可通过受压聚晶金刚石复合片的合成腔体受力情况具体调节各衬管间的轴向相对位置，从而使聚晶金刚石复合片用传压块的灵活适应性更高。根据具体聚晶金刚石复合片的放置位置进行调节，满足复合片合成过程中叶腊石柱体对不同位置的压力与流动性需求，保证合成的聚晶金刚石复合片的产品性能，从而提高生产效率及成品率。采用多级衬管也可保证复合片合成过程中叶腊石柱体的流动性，同时降低聚晶金刚石复合片的径向压力损失，从而提高聚晶金刚石复合片的耐磨性能。

作为进一步地改进，相邻的两级衬管中，位于内侧的衬管的轴向长度大于位于外侧的衬管的轴向长度。

有益效果是：使内外衬管长度不一，并将较短的衬管设成外侧衬管，便于调节内外衬管的相对位置，并且可以形成轴向截面为阶梯状的阶梯式衬管结构，从而在合成过程中避免单个棱角边缘过厚影响叶腊石柱体的压力传递，使受压聚晶金刚石复合片的受力更加均衡，保证复合片的合成效果。

作为进一步地改进，所述传压衬管为内衬管与外衬管组成的两级衬管。

有益效果是：仅设置两级衬管可使聚晶金刚石复合片用传压块的内部结构更加简单紧凑，便于进行衬管相对位置调节。

作为进一步地改进，所述内衬管与外衬管的径向截面为圆形。

有益效果是：非圆形截面衬管使得外部叶腊石柱体在挤压过程中受其各个棱边影响均存在一定的流动性，合成腔体内部压力可达到动态平衡，但该优异的传压性能受到压力条件限制，仅适用于一定压力范围内的复合片合成，当合成压力大于该范围则传压表现变差。而将内外衬管的径向截面设为圆形，相较于非圆形截面其不存在尖角使得叶腊石柱体厚度一致，在更高压力条件下的压力传递效果更为均匀一致，流动性更好，便于有效保证合成腔体内更高压力的需求。

作为进一步地改进，所述内衬管与外衬管为复合白云石材质。

有益效果是：使用复合白云石材质制成内外衬管，可在一定程度上减少叶腊石材料的使用量，缓解不可再生资源的稀缺压力，并且白云石材质本身传压性能较好，导热性能较差，便于维持合成腔体内压力与温度环境。

作为进一步地改进，所述合成腔体内设有中间传压件，所述中间传压件将合成腔体轴向分为至少两个。

有益效果是：设置中间传压件将合成腔体分为至少两个，可实现一次合成多个聚晶金刚石复合片，从而提高生产效率。

作为进一步地改进，所述合成腔体上下两端设有刚性的硬质传压件。

有益效果是：在合成腔体两端设置刚性的硬质传压件，可避免复合片合成过程中轴向压力损耗，进一步提高聚晶金刚石复合片的耐磨性。

作为进一步地改进，所述硬质传压件包括开口朝向合成腔体内部的钢杯，所述钢杯内填充有传压介质。

有益效果是：以填充有传压介质的钢杯作为硬质传压件，可在保证硬质传压件的刚性传压效果的前提下尽可能减少传压介质用料，以更低的成本确保轴向压力的有效传递。

作为进一步地改进，所述聚晶金刚石复合片用传压块设有加热结构。

有益效果是：设置加热结构可为聚晶金刚石复合片的合成过程较为便捷的提供高温环境，从而使复合片的合成效果更好，耐磨性能更高。

作为进一步地改进，所述加热结构包括设置于合成腔体内的电发热管件及其导电件、绝缘件。

有益效果是：电发热管件结构简单成本较低，便于安装，也可便于提供较为稳定的高温合成环境，也可有效避免合成过程中待压复合片受电流干扰。

附图说明

图1为本实用新型中聚晶金刚石复合片用传压块实施例1的整体结构剖切示意图；

图2为内、外衬管截面的结构示意图。

附图标记说明：

1、叶腊石柱体；2、内衬管；3、外衬管；4、增压垫；41、组装件；5、钢杯；6、发热管；61、导电圈；62、绝缘片。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明了，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型，即所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

以下结合实施例对本实用新型作进一步的详细描述。

本实用新型所提供的聚晶金刚石复合片用传压块的具体实施例1：

本实施例所提供的聚晶金刚石复合片用传压块如图1所示，包括由叶腊石柱体1构成的外部结构，并且在叶腊石柱体1内开有中部内径较大，两端内径较小的阶梯状异形通孔，而在阶梯状异形通孔内则放置有同轴活动套装的两级衬管，以此形成合成腔体。通过调整两级衬管间的相对位置，可实现根据具体聚晶金刚石复合片的放置位置进行合成腔体位置的调节，从而使传压块的灵活性与适应性更高，以此满足复合片合成过程中叶腊石柱体1对不同位置的压力与流动性需求，保证合成的聚晶金刚石复合片的产品性能，提高生产效率及成品率。并通过在其轴向设置相应传压结构，协调配合，提高聚晶金刚石复合片在高温高压环境下合成的径向压力与轴向压力，相应减小六面顶压机与顶锤的消耗率。

在本实施例中，该两级衬管具体分为由掺有碳粉的白云石制成的内衬管2与外衬管3，内外两衬管的径向截面如图2所示，均为圆形，并且分别居中设置的内衬管2的轴向长度大于外衬管3的轴向长度。以此形成阶梯式衬管结构，不仅便于调节内外衬管的轴向相对位置，也可避免在合成过程中叶腊石柱体1内部棱边厚度差距过大影响其流动性进而影响压力均匀传递。而将其居中设置并使其截面为圆形则可进一步提高传压受力的均匀一致性，从而进一步提高复合片的合成效果，保证生产可以高效顺利的进行，在具体应用中也可根据复合片放置位置对衬管进行调节，使内外衬管上端齐平或下端齐平，或使上下端距离不一致均可。衬管采用不同于天然叶腊石的复合白云石材质，其中为控制杂质含量使92％-95％为白云石、5％-8％为碳粉，在一定程度上减少了天然叶腊石的用量，缓解对不可再生资源的依赖，并且白云石材质本身具有较高的传压能力与较低的导热能力，因此可在有效传压的同时维持合成腔体内的温度，保证高温高压烧结合成的稳定顺利进行。其中圆形截面的衬管可在9-10GPa甚至更高的压力条件下均匀向内传递压力并均匀收缩，有效保证合成腔体内部对更高压力的需求。

在本实施例中，为进一步提高复合片合成的生产效率，在合成腔体内还设有一外径与合成腔体适配的增压垫4，通过增压垫4可将合成腔体划分为上下两个单独的腔体，从而可通过一次高温高压烧结合成两件聚晶金刚石复合片，大幅提高聚晶金刚石复合片的生产效率，并且该增压垫4也可在一定程度上减缓合成过程中轴向压力损失，确保上下两复合片均能成功合成且不与其粘连。

在本实施例中，合成腔体两端还设置有填充有传压介质的钢杯5，两端钢杯5的开口均朝向合成腔体，以此形成刚性的硬质传压件，并通过组装件41弥补合成腔体内的剩余空间并进行压力传递，避免复合片合成过程中轴向的压力损耗，也可在保证硬质传压件的刚性传压效果的前提下尽可能减少传压介质用料，以更低的成本确保轴向压力的有效传递。由此通过两级衬管及填有传压介质的钢杯5实现聚晶金刚石高温高压合成过程中径向压力与轴向压力的同步提升，进一步提高聚晶金刚石复合片的耐磨性能。

在本实施例中，为更加简单便捷的提供高温合成环境，合成腔体内还装有发热管6，该发热管6的外径与内衬管2的内径适配，同时在发热管6两端与钢杯5之间夹设有导电圈61，以便在后期与电源连接，实现发热管6的加热功能。并且为待合成复合片受电流影响，在组装件41靠近导电圈61的一侧及增压垫4的两端均设有绝缘片62以隔绝电流，此外在发热管6内部还设有与其适配的绝缘管，以此将待合成复合片完全隔绝在电流之外。

根据相关试验与测量，采用本实施例所提供的聚晶金刚石复合片用传压块，可将天然叶腊石的使用量降低至原先的80％-90％，将径向压力传输效率提高20％-30％，并将其产出的聚晶金刚石复合片在同等检测条件下的耐磨性能提升10％-15％。

本实用新型所提供的聚晶金刚石复合片用传压块的具体实施例2：

在本实用新型聚晶金刚石复合片用传压块的实施例1中，相邻的两级衬管中，内衬管2的轴向长度大于外衬管3的轴向长度。在本实施例中，在合成所需压力条件允许的情况下，也可根据具体所需合成的复合片轴向尺寸使内衬管2的轴向长度等于外衬管3轴向长度。

本实用新型所提供的聚晶金刚石复合片用传压块的具体实施例3：

在本实用新型聚晶金刚石复合片用传压块的实施例1中，所述传压衬管为内衬管2与外衬管3组成的两级衬管。在本实施例中，也可根据具体工况使传压衬管为三级或以上的多级衬管。

本实用新型所提供的聚晶金刚石复合片用传压块的具体实施例4：

在本实用新型聚晶金刚石复合片用传压块的实施例1中，所述内衬管2与外衬管3的径向截面为圆形。在本实施例中，当所需加工的复合片压力条件处于5-8Gpa范围及其临近值时，也可将圆形截面衬管替换为非圆的异形截面衬管，使得叶腊石柱体在挤压过程中因其流动性使合成腔体压力达到动态平衡，从而向内传压。

本实用新型所提供的聚晶金刚石复合片用传压块的具体实施例5：

在本实用新型聚晶金刚石复合片用传压块的实施例1中，所述内衬管2与外衬管3为掺有碳粉的复合白云石材质。在本实施例中，也根据具体情况可采用白云石加氯化钠的复合材质。

本实用新型所提供的聚晶金刚石复合片用传压块的具体实施例6：

在本实用新型聚晶金刚石复合片用传压块的实施例1中，所述合成腔体内设有一个增压垫4，将合成腔体轴向分为两个。在本实施例中，也可设置两个或以上增压垫4，从而将合成腔体划分为至少三个。

本实用新型所提供的聚晶金刚石复合片用传压块的具体实施例7：

在本实用新型聚晶金刚石复合片用传压块的实施例1中，所述合成腔体上下两端设有刚性的硬质传压件，所述硬质传压件包括开口朝向合成腔体内部的钢杯5，所述钢杯5内填充有传压介质。在本实施例中，也可根据具体情况更改硬质传压件，使其由纯硬质合金材料构成亦可。

本实用新型所提供的聚晶金刚石复合片用传压块的具体实施例8：

在本实用新型聚晶金刚石复合片用传压块的实施例1中，所述聚晶金刚石复合片用传压块设有加热结构。在本实施例中，也可不设加热结构，而是额外使用其他装置提供高温环境。

本实用新型所提供的聚晶金刚石复合片用传压块的具体实施例9：

在本实用新型聚晶金刚石复合片用传压块的实施例1中，所述加热结构包括设置于合成腔体内的电发热管件及其导电件、绝缘件。在本实施例中，也可采用除电发热管外的其他加热结构，或不采用实施例1中导电件、绝缘件的布置形式，可根据具体情况将绝缘件布置在临近待压复合片两端的位置。

最后需要说明的是，以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细地说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行不需付出创造性劳动地修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种聚晶金刚石复合片用传压块，包括叶腊石柱体，所述叶腊石柱体内设有传压衬管，所述传压衬管内设有合成腔体，其特征是，所述传压衬管由同轴活动套装的至少两级衬管组成。

2.根据权利要求1所述的聚晶金刚石复合片用传压块，其特征是，相邻的两级衬管中，位于内侧的衬管的轴向长度大于位于外侧的衬管的轴向长度。

3.根据权利要求2所述的聚晶金刚石复合片用传压块，其特征是，所述传压衬管为内衬管与外衬管组成的两级衬管。

4.根据权利要求3所述的聚晶金刚石复合片用传压块，其特征是，所述内衬管与外衬管的径向截面为圆形。

5.根据权利要求4所述的聚晶金刚石复合片用传压块，其特征是，所述内衬管与外衬管为复合白云石材质。

6.根据权利要求1-5任一项所述的聚晶金刚石复合片用传压块，其特征是，所述合成腔体内设有中间传压件，所述中间传压件将合成腔体轴向分为至少两个。

7.根据权利要求1-5任一项所述的聚晶金刚石复合片用传压块，其特征是，所述合成腔体上下两端设有刚性的硬质传压件。

8.根据权利要求7所述的聚晶金刚石复合片用传压块，其特征是，所述硬质传压件包括开口朝向合成腔体内部的钢杯，所述钢杯内填充有传压介质。

9.根据权利要求1-5任一项所述的聚晶金刚石复合片用传压块，其特征是，所述聚晶金刚石复合片用传压块设有加热结构。

10.根据权利要求9所述的聚晶金刚石复合片用传压块，其特征是，所述加热结构包括设置于合成腔体内的电发热管件及其导电件、绝缘件。

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