金刚石热压烧结设备（金刚石刀头的配方及冷圧与热圧工艺流程）

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金刚石刀头的配方及冷圧与热圧工艺流程

福建泉州是国内做金刚石刀头最多的地方，你应该很容易搞到这方面的东西，金刚石刀头配方根据所切的对象而定，大体分为铜基和铁基，目前冷压大多采用自动定容冷压机，有机械冲压式的，也有液压式的，热压主要采用热压烧结机，也有用烧结炉和高频、中频的，烧结工艺主要根据刀头配方来定最高温度，保温时间、工作压力。

热压工艺参数设计

热压金刚石钻头的制造属于多元系固相烧结,即烧结温度低于多数材料的熔点温度,这时的黏结金属可能处于塑性、半熔融状态或液相。烧结温度、压力、保温时间三个参数构成了热压工艺的关键内容。

(一)烧结温度

烧结温度的设计依据是胎体骨架材料及黏结金属含量,骨架材料含量高时烧结温度则较高;而黏结金属含量高时烧结温度则较低。设计时,可按胎体金属主要成分熔点的75%～80%来初选烧结温度,或通过优化试验方法确定。

热压时胎体材料的致密化系数α(%)与热压时间T的关系如图6-9所示,OA段为快速致密化阶段,AB段为致密化减速阶段,BC段为终极密度阶段。温度达到一定值,胎体就开始致密化。随着温度、压力升高,胎体由快速致密化过渡到减速致密化阶段,最后趋于终极密度阶段,这时胎体中的金属原子从浓度高的区域向浓度低的区域扩散。这个过程需要一定的时间,包括升温起步阶段、热压烧结阶段和保温保压阶段。

图6-9 热压致密化过程

(二)升温速度与保温时间

1.保温时间与钻头类型的关系

保温时间取决于钻头类型和规格。大直径厚壁钻头(如绳索取心钻头)要求较长的保温时间;而小直径薄壁钻头保温时间可缩短。保温时间太短会使钻头欠烧,金刚石的包镶强度低;保温时间过长则不利于保护金刚石的原始强度。可用下式来计算热压钻头的保温时间:

T=D·η (6-2)

式中:T为所需保温时间,min;D为钻头直径或最小有效尺寸,mm;η为热透率η=0.06～0.08min/mm,受模具材料与结构、胎体成分、升温速度及钻头类型等因素影响,大直径钻头及升温快时取上限,其他情况取下限。

2.保温时间与加热方式的关系

保温过程实质是模具内胎体金属粉末吸热、熔化、浸渍并黏结金刚石的过程,这个过程需要有足够的时间来保证。中频炉烧结钻头的保温时间为4～7min,而电阻炉烧结时保温时间取3～5min。温度与压力一定时,保温时间与胎体密度的关系如图6-10所示。

图6-10 温度与压力一定时,热压时间对胎体密度的影响

1—高压;2—中压;3—低压

3.关于升温速度

烧结升温速度越快,模具内的温差越大。为了使钻头胎体受热均匀,升温速度不宜太快。较慢的升温速度有利于胎体内氧化物充分还原,及时排除气体。否则升温过快会造成胎体受热不均,模具的内外温差过大,钻头外径表面提前烧结形成致密层,内部的气体难以排除,阻碍收缩。甚至因气体膨胀而导致胎体鼓泡或开裂。所以,升温速度以90～100℃/min为宜。当温度低于600℃时,升温速度取90℃/min;而600℃之后用100℃/min;到800℃时保温30s以消除模具内胎体的温度梯度差,确保胎体材料的热力学过程一致。

(三)热压压力

压力的主要作用是提高胎体的致密程度和合金化程度,提高钻头的耐磨性。制造热压金刚石钻头的加压过程分为预加压和加全压两个阶段。

预压力一般为全压力的1/5～1/4。当温度达到熔点,黏结金属对金刚石和骨架材料产生浸渍作用时,预压力可以增加金属粉末间的流动阻力,防止低熔点金属偏析、流失和不同密度粉末的分选,以保证胎体成分和性能的均质性。

全压力必须在保温阶段开始后逐渐加上,以利于分布均匀的胎体粉料形成“合金”金相,达到设计的密实度和耐磨性。根据胎体成分及保温时间等因素,全压力一般取15～22MPa。增大全压力,有利于提高胎体的密实度与硬度,但过高的压力对提高胎体密实度意义不大,只能增加功耗,降低石墨模具的使用寿命。

热压温度与时间一定时,压力对胎体密度的影响见图6-11。热压压力一定时,热压时间对钻头胎体密度的影响见图6-12。

图6-11 热压压力对胎体密度的影响

图6-12 热压时间对胎体密度的影响

热压温度:T₁＞T₂

一般烧结金刚石锯片三个温度段的温度跟压力都是多少?有什么作用?最好能...

每个金刚石锯片生产厂家估计都有一套自己的烧结工艺，不一定是三段温度压力控制，一般会根据自己锯片的配方工艺；锯片大小及基体材料、厚薄；热压烧结炉技术参数；模具材料、形状；甚至外部环境，会对烧结工艺做出不同的调整。

电子烧结石墨模具的优点有哪些

金刚石工具制造所用石墨模具材料，主要为超细颗粒结构、高纯度和高石墨化度的石墨材料，要求其平均粒径小于15μm，甚至10μm以下，中等气孔尺寸小于2μm。用此炭素原料做成的石墨模，气孔率小、结构致密、表面光洁度高、抗氧化性较强等优点，平均使用寿命可达30～40次。
利用人造石墨材料热变形极小的特点，可制造晶体管的电子烧结石墨模具和支架，现已广泛使用，它已成为发展半导体工业不可缺少的材料。
热压烧结金刚石工具用电子烧结石墨模具，在金刚石工具制造过程中担负着发热元件和模具支撑的双重作用，石墨模具质量的优劣，直接影响到金刚石工具的尺寸精度、外观形状等。
此外，石墨模具也使用于铸铁用的铸型，各种有色金属用的耐久性铸模，铸钢用铸型，耐热金属（钛，锆，钼等）用的铸型及焊钢轨用的铝热焊型的铸型等。
热压烧结工艺要求：温度达到(1000±2)℃，成型压力16～50MPa，保温保压时间为15～30min，环境为非真空状态。在此工况条件下，既要求成型及发热元件的烧结石墨模具具有导电性、较高的电阻率、足够的机械强度，还需要其具有良好的抗氧化性能和较长的使用寿命，以确保金刚石工具的尺寸精度和优异性能。
金刚石模具要求材质硬度高，抗氧化性能好，加工精度高等特点，采用优质石墨原材料大大延长了模具使用寿命和提高了抗氧化性能