人造孕镶金刚石钻头的制作工艺
金刚石钻头生产工艺
金刚石钻头生产工艺
金刚石钻头是利用金刚石的高硬度制成的一种用于石材、混凝土等硬质材料的切削工具。
金刚石钻头的生产工艺主要包括原料选择、制备金刚石颗粒、钻头的结构设计和制造等环节。
首先，在金刚石钻头的生产过程中，原料的选择非常重要。
一般选择高纯度的人造金刚石或者天然金刚石作为原料。
天然金刚石因为资源的稀缺性，价格昂贵，一般生产中更多使用人造金刚石。
其次，原料制备是金刚石钻头生产工艺的重要环节。
制备金刚石颗粒是金刚石钻头制备的关键步骤之一。
首先将原料进行表面清洗，以去除表面的污垢和杂质。
然后将清洗后的原料放入超高温炉中进行高温燃烧处理，使原料中的非金刚石结晶转变为金刚石结晶。
经过多次循环的燃烧处理，最终得到颗粒状的金刚石。
接下来是钻头的结构设计。
钻头的结构设计根据具体的使用要求和材料特性进行选择。
金刚石钻头通常由两个主要部分组成，即刀头和刀体。
刀头是由金刚石颗粒焊接在刀体上。
刀头一般采用钨钴合金或钢作为刀体材料。
刀头的设计包括刀头的几何形状、刀面的排列方式和刀刃数量等。
最后是钻头的制造。
钻头的制造主要包括焊接、砂轮修整和磨刃等环节。
首先将金刚石颗粒通过熔焊、电焊等技术固定在刀体上。
然后通过砂轮修整，使刀头的形状和尺寸达到要求。
最后进行磨刃处理，提升钻头的切削性能和使用寿命。
总的来说，金刚石钻头的生产工艺包括原料选择、制备金刚石颗粒、结构设计和制造等环节。
通过科学的生产工艺，可以制备出性能稳定、质量可靠的金刚石钻头，满足不同使用环境和材料要求的切削需求。
金刚石钻头生产工艺
金刚石钻头生产工艺金刚石钻头是一种常用于石材、金属等材料的切削工具，具有高硬度、高耐磨性和良好的切削性能。
本文将介绍金刚石钻头的生产工艺。
一、原料准备金刚石钻头的主要原料是金刚石微粉和金属粉末。
金刚石微粉是一种由天然金刚石研磨而成的细粉末，具有极高的硬度和耐磨性。
金属粉末的选择根据所需的金刚石钻头性能来确定，常用的金属有钴、镍等。
二、混合和成型将金刚石微粉和金属粉末按照一定比例混合均匀，然后加入适量的有机粘结剂，形成金刚石钻头的成型材料。
混合材料通过挤压、注塑等成型工艺，制成金刚石钻头的初型。
三、烧结烧结是金刚石钻头生产过程中非常关键的一步。
将初型放入高温高压的烧结炉中，经过多道工序进行烧结。
在烧结过程中，金刚石微粉和金属粉末会发生化学反应，形成金刚石颗粒与金属结合的金刚石合金。
同时，烧结过程中还会通过控制温度和压力，使金刚石颗粒之间相互结合，提高金刚石钻头的硬度和密度。
四、研磨和抛光经过烧结的金刚石钻头还需要进行研磨和抛光处理，以提高其表面光洁度和切削性能。
研磨和抛光过程中使用不同颗粒大小的砂轮，逐渐将金刚石钻头的表面磨平，并使其表面达到所需的光洁度。
五、检测和包装经过研磨和抛光处理的金刚石钻头需要进行质量检测。
常用的检测方法有显微镜观察、硬度测试等。
通过检测，确保金刚石钻头的质量符合要求。
最后，将合格的金刚石钻头进行包装，以便存储和运输。
六、应用领域金刚石钻头广泛应用于石材、金属、陶瓷等领域。
在石材加工中，金刚石钻头可以用于切割、钻孔等操作，具有高效、精确的特点。
在金属加工中，金刚石钻头可以用于钻孔、铣削等工艺，能够提高加工效率和加工质量。
在陶瓷加工中，金刚石钻头可以用于加工陶瓷材料，具有较长的使用寿命和较高的加工精度。
七、发展趋势随着科技的进步，金刚石钻头的生产工艺也在不断改进。
目前，一些先进的生产工艺已经应用于金刚石钻头的生产，如化学气相沉积、高温高压合成等。
这些新工艺可以提高金刚石钻头的质量和性能，并且能够生产出更复杂、更精密的金刚石钻头。
孕镶块式高胎体金刚石钻头的研制
孕镶块式高胎体金刚石钻头的研制的报告，600字
本报告详细介绍了一种新型的孕镶块式高胎体金刚石钻头（PCD)的研制过程。
它是一种可以大大提高钻头工作效率的
先进金刚石刀具，可以用于几乎所有的钻削加工工作。
在PCD的研制过程中，首先要进行基本原理的研究，研究PCD的特点、优点和特性。
然后，采用先进的成形技术对
PCD进行设计，设计PCD钻头形状及尺寸，以使其能够正确
地安装到不同类型的机床上。
随后，根据设计图，采用包括射频冶金，冲压，外车及飞削等工艺来制造钻头，并确保其尺寸准确，光面平滑。
最后，在研发前，完成钻头的运行测试，以确定钻头的精度及耐久性等性能参数，并为钻头的研制提供参考。
在本次研制的过程中，专家们仔细考虑到了PCD钻头的耐用性，也采用了先进的加工工艺，使得PCD钻头具有良好的加
工精度和高可靠性。
此外，PCD钻头具有耐磨和耐腐蚀的特点，能够高效、精确、可靠地进行各种加工，受到用户的欢迎。
到目前为止，我们的PCD钻头已经完成了研发及生产，并在
市场上得到了良好的反馈。
此外，该PCD钻头还可以用于不
同的机床和工件材料，满足客户的需求。
总之，本报告介绍了一种先进的孕镶块式高胎体金刚石钻头的研制过程，并且它已经在市场上广泛使用，受到用户的一致认可。
金刚石钻头参考资料
孕镶钻头金刚石粒度推荐表
人造金刚石粒度（#） 35/40~45/50 45/50~60/70 60/70~80/100
CoO+Mn→Co+MnO2 NiO+Mn→Ni+MnO2 CuO+Mn→Cu+MnO2 CoO+Ti→Co+TiO2 NiO+Ti→Ni+TiO2 CuO+Ti→Cu+TiO2
这些置换反应均为放热反应，对于表面活
化了的粘结金属以及中间相的烧结无疑是具
有重要作用的。
经过多年的实践研究，一般认为WCCu(或663青铜)-Co(Ni)系合金是人造金刚石 孕镶钻头较好的胎体材料，该系合金几种常 用的胎体配方及其性能列于表6-1。
(二)水口的数量
钻头水口数量的多少，直接影响钻头
的冷却效果和冲洗能力。通常，直径 越大，壁越厚，水口数量就越多。例 如，对于φ75mm钻头，其水口数量一 般为8~14个，当内径为φ49mm时为 12个或14个，当内径为φ54.5mm时 为10个。
五、钻头保径
钻头保径是为了使钻头的内径与外径尺寸 尽量保持不变而采取的措施，通常是将补 强材料贴于钻头的内、外径处，常用的补 强材料是硬质合金柱或人造金刚石聚晶烧 结体，其规格为φ2×3mm。装料时，在每 两个水口中间的工作胎体块的内外径上分 别放两颗硬质合金柱(或者放两粒聚晶)，烧 结后即可与胎体粘结在一起。在钻头内、 外径磨损持别严重的情况下，还可采用大 颗粒天然金刚石保径或将金刚石单晶涂于 模具壁上的方法进行保径。
电镀热压人造金刚石孕镶块嵌齿薄壁钻头的研制
收稿日期 :1999 - 08 - 18 ;改回日期 :2000 - 05 - 29 基金项目 :受到国土资源部“九五”重点科技项目“物化表面处理和稀土元素对提高金刚石工具性能的研究”的资助 作者简介 :陈裕康 (1975 - ) ,男 (汉族) ,浙江缙云人 ,中国地质大学 (武汉) 硕士在读 ,地质工程专业 ,主要从事探矿工程及超硬材料的科研工 作 ,湖北省武汉市喻家山中国地质大学研究生院 9703 班 , (027) 87436649 ;段隆臣 (1967 - ) ,男 (汉族) ,江西都昌人 ,中国地质大学 (武汉) 副教 授 ,探矿工程专业 ,博士 ,主要从事探矿工程及超硬材料的教学和科研工作 , (027) 87481641 ;杨凯华 (1945 - ) ,男 (汉族) ,湖南长沙人 ,中国地质 大学 (武汉) 教授 ,博士生导师 ,探矿工程专业 ,主要从事勘察工程及超硬材料的教学和科研工作 , (027) 87801522 。
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探 矿 工 程 2000 年第 4 期
2 钻头的结构设计 该钻头是把热压金刚石孕镶块镶嵌在钢体上 ,
图 1 钻头结构简图 1 —孕镶块工作层 ;2 —孕镶块非工作层 ;3 —钢体 ;4 —倾角 10°
3 孕镶块的镀前处理及安装 3 . 1 孕镶块的镀前处理
由于热压孕镶块整体布满微观孔隙 ,在成型或 油封过程中 ,大量油类 、杂质渗透在微观孔隙中 ,难 以用常规去油工艺去除 ,同时电镀前必须对孕镶块 表面的孔隙进行封孔 。其工艺流程如下 :常规除油
2000 年第 4 期 探 矿 工 程
人造孕镶金刚石钻头的制作工艺
人造孕镶金刚石钻头的制作工艺摘要：主要对煤矿和煤田勘探中常用的金刚石钻头的模具制作进行了分析，并简要介绍了金刚石钻头的热压工艺，以及在制作过程中应注意的问题。
关键词：金刚石钻头热压模具人造孕镶金刚石钻头是经过特种工艺把金刚石微粉与特殊配方的粉末焊接在刚体上而制成的。
它具有钻进效率高，使用寿命长等特点，它还具有很好的胎体耐磨性、抗冲蚀性及冲击性，胎体的线膨胀系数较高，胎体与缸体结合强度高，孕镶胎体金刚石分布均匀等优点。
它的破岩作用是由金刚石颗粒完成的。
在坚硬地层中，单粒金刚石在钻压作用下，使岩石处于极高的应力状态下（约4200～5700MPa，有资料认为可达6300MPa），使岩石发生岩性转变，由脆性变为塑性。
单粒金刚石吃入地层，在扭矩作用下切削破岩，切削深度基本上等于金刚石颗粒的吃入深度。
目前，金刚石钻头已被广泛应用在地质勘探中，也被应用在国内外的众多矿区中。
岩芯钻机主要有机械式钻机（低转速）和液压式钻机（高转速），其中金刚石钻头被广泛应用在液压式钻机中，其取芯的形式主要是绳索取芯，它也是今后地质勘探中的主要取样形式，深受探矿和基础建设工作者的欢迎，展现出了更广阔的前景。
1、钻头的种类及规格按胎体唇面的形状分为圆弧、平底、梯齿、尖齿、锯齿、阶梯、齿轮、底喷、侧喷、特制平底等种类钻头。
每种钻头在不同的地质条件下都具有不同的作用，选用相应种类的钻头才会以最快的速度成孔。
按钻进的用途分为取芯钻头和不取芯钻头。
其中取芯钻头的取芯形式又可分为单管、双管及绳索取芯三种。
2、钻头模具及刚体设计2.1 钻头模具设计金刚石钻头在高温烧结的过程中，模具的外形和尺寸直接决定了钻头胎体的外形和尺寸，因此，模具的材料必须具有耐高温、变形小、传热效果好并且是非金属材料。
而高强石墨是最佳的材料，它还具有硬度高、容易被加工等特点。
金刚石钻头的模具是一个组合体，它是由外模、模芯、上模、水口条及装料块构成的。
每一个部分都具有它所特定的功能，我们以外径φ80、内径φ46钻头为例，来分别说明模具各个部分的作用：2.1.1 外模与模芯金刚石钻头的外径与内径的尺寸是用外模与模芯的内孔与外径来保证的，如图1所示，φ1与φ2的尺寸为钻头的外径和内径图1 外模（左）与模芯（右），括号内数值为金刚石粉末在热压后的收缩量（主要用于小孔径金刚石钻头）；h尺寸一般取在30～40mm之间，如果取的太小，会在热压过程中被压掉底，造成经济损失，还很有可能影响钻头性能；D、d、H、H1全部为工艺及关联尺寸，其中外径D不可以过小（强度不好，保温效果不好），最好是保证与感应圈之间有5～7mm间距，在这里我们取φ170（感应圈最小直径φ180）；孔d 为透气工艺孔，一般取φ20；H和H1与金刚石粉末量与上模高度有关，应当使粉末在装完后不会溢出。
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人造孕镶金刚石钻头的制作工艺
作者：郑宏俊刘守进杨深然汪美娜杜啸
来源：《中国科技纵横》2012年第02期
摘要：主要对煤矿和煤田勘探中常用的金刚石钻头的模具制作进行了分析，并简要介绍了金刚石钻头的热压工艺，以及在制作过程中应注意的问题。
关键词：金刚石钻头热压模具
人造孕镶金刚石钻头是经过特种工艺把金刚石微粉与特殊配方的粉末焊接在刚体上而制成的。
它具有钻进效率高，使用寿命长等特点，它还具有很好的胎体耐磨性、抗冲蚀性及冲击性，胎体的线膨胀系数较高，胎体与缸体结合强度高，孕镶胎体金刚石分布均匀等优点。
它的破岩作用是由金刚石颗粒完成的。
在坚硬地层中，单粒金刚石在钻压作用下，使岩石处于极高的应力状态下（约4200～5700MPa，有资料认为可达6300MPa），使岩石发生岩性转变，由脆性变为塑性。
单粒金刚石吃入地层，在扭矩作用下切削破岩，切削深度基本上等于金刚石颗粒的吃入深度。
目前，金刚石钻头已被广泛应用在地质勘探中，也被应用在国内外的众多矿区中。
岩芯钻机主要有机械式钻机（低转速）和液压式钻机（高转速），其中金刚石钻头被广泛应用在液压式钻机中，其取芯的形式主要是绳索取芯，它也是今后地质勘探中的主要取样形式，深受探矿和基础建设工作者的欢迎，展现出了更广阔的前景。
1、钻头的种类及规格
按胎体唇面的形状分为圆弧、平底、梯齿、尖齿、锯齿、阶梯、齿轮、底喷、侧喷、特制平底等种类钻头。
每种钻头在不同的地质条件下都具有不同的作用，选用相应种类的钻头才会以最快的速度成孔。
按钻进的用途分为取芯钻头和不取芯钻头。
其中取芯钻头的取芯形式又可分为单管、双管及绳索取芯三种。
2、钻头模具及刚体设计
2.1 钻头模具设计
金刚石钻头在高温烧结的过程中，模具的外形和尺寸直接决定了钻头胎体的外形和尺寸，因此，模具的材料必须具有耐高温、变形小、传热效果好并且是非金属材料。
而高强石墨是最佳的材料，它还具有硬度高、容易被加工等特点。
金刚石钻头的模具是一个组合体，它是由外模、模芯、上模、水口条及装料块构成的。
每一个部分都具有它所特定的功能，我们以外径φ80、内径φ46钻头为例，来分别说明模具各个部分的作用：
2.1.1 外模与模芯
金刚石钻头的外径与内径的尺寸是用外模与模芯的内孔与外径来保证的，如图1所示，φ1与φ2的尺寸为钻头的外径和内径
图1 外模（左）与模芯（右）
，括号内数值为金刚石粉末在热压后的收缩量（主要用于小孔径金刚石钻头）；h尺寸一般取在30～40mm之间，如果取的太小，会在热压过程中被压掉底，造成经济损失，还很有可能影响钻头性能；D、d、H、H1全部为工艺及关联尺寸，其中外径D不可以过小（强度不好，保溫效果不好），最好是保证与感应圈之间有5～7mm间距，在这里我们取φ170（感应圈最小直径φ180）；孔d为透气工艺孔，一般取φ20；H和H1与金刚石粉末量与上模高度有关，应当使粉末在装完后不会溢出。
2.1.2 上模、水口条和装料块
金刚石钻头的唇面形状与粉末的分布是由上模、水口条和装料块共同完成的，其形状如图2所示。
如果需要改变唇面的形状及水口的多少及大小，只要改变上模的端面形状和b的宽度。
在实际应用中水口的宽(b)和高（h2）直接影响到泥浆的流速和压力，一般取b=（6～8）mm，h2=（10～15）mm。
图中d1和d2尺寸是与模芯和外模相互配合而使用的，其配合间隙不要过大（可能使粉末渗入，造成取模困难及原材料的浪费）。
其余的尺寸为工艺尺寸。
图2 上模（左）、水口条（中）、装料块（右）
2.2 钻头刚体设计
金刚石钻头的刚体是胎体的支撑体，其材料可选用45号钢，其外形如图3所示，
图3 钻头刚体
D1尺寸是与模芯配合用，其配合间隙在10～12mm之间；D2尺寸是与外模配合用，其配合间隙在2～3mm之间；宽是5mm槽可以使钻头在热压过程中，环槽内粉末液体自由流动，从而使胎体内粉末分布均匀，还可以增加联接的扭转力，使胎体与刚体焊接的更加牢固。
3、金刚石钻头粉末要求
金刚石钻头胎体粉末主要有以下几种：工作粉末、非工作粉末、粘结粉末、水口粉末四种，除工作粉末含有金刚石微粉以外，其余都不含有金刚石微粉，其主要成分为铁、铜、锡、碳化钨、钴等。
对于不同浓度的金刚石工作粉末，可以制造出不同硬度的钻头，适用的地层也有所不同，其实际情况如表1所示。
表1
4、热压钻头的装料及热压过程
4.1 装料过程
(1)将模具按图4所示组装在一起；
图4 模具组装后示意图
(2)取出定量水口粉末装入由装料块形成的小扇形区域，并用力将其压实，然后将装料块小心地拔出，将脱落的水口粉末清理干净；
(3)用天平称出定量的工作粉末，小心地装入由水口粉末形成的扇形区域，注意不要将工作粉末洒在水口粉末上面，如果不小心洒上了一点，必须将其小心地清理干净；
(4)再用天平称出定量的非工作粉末，小心地装在工作粉末的上面；
(5)用镊子将金刚石聚晶粒小心地插入非工作粉末中，并且要紧贴在模具的内外表面上，注意不要插入太深，其数量是根据钻头内外径的大小来适量地选取；
(6)将非工作粉末以上的水口粉末清除，再称出定量的粘结粉末均匀地装入环形槽内，稍微用力震一震，将内部粉末震匀；
(7)最后将经喷砂处理完、并用99%的甘油清洗完表面的刚体倒放在其上，注意不要用手压，完成装料，其示意图如图5所示。
4.2 热压过程
热压烧结的步骤为：将组装好的模具放人中频炉热压机的工作台上，然后送电升温，当加热功率为20～30kW时，烧结5～6min后先施加一定的初压(约20MPa)，在烧结8～9min后升到烧结温度，此时应立即施以全压，并在该压力下保温3～5min。
保温保压结束后，即可停电降温，但压力不卸，当温度降到70℃时，卸除压力，并将钻头的烧结模具移至保温箱中或放在空气中冷却到室温。
5、结语
根据以上设计及工艺生产的简易金刚石钻头，其质量已基本上达到地质勘探钻头标准，投入绳索取芯的岩心钻机中可以节省大量资金，并减轻了工人的劳动强度。
经现场试验，在葫芦岛市南票区红砬沟钻进中使用φ80/46金刚石取芯阶梯钻头，岩性为生成岩（长石斑岩），进尺141.08m，平均实效1.47m/h。
参考文献
[1]中国建筑材料工业地质勘查中心批准.材地质常用钻具图册,1989．
[2]张绍和.金刚石钻头设计与制造新理论新技术.北京:中国地质大学出版社,2001．
[3]罗爱云,段隆臣,王伟雄,田永常.打滑地层新型孕镶金刚石钻头.地质科技情
报,2007,1(26):109-112．。