刍议我国六面顶金刚石压机的发展

刍议我国六面顶金刚石压机的发展
【摘要】为了更全面的了解我国六面顶金刚石压机的技术水平，掌握行业的发展趋势。

首先，阐述了六面顶金刚石压机的优点；其次，对我国六面顶金刚石压机的发展进行回顾和展望；最后得出相应的结论。

【关键词】金刚石；六面顶压机；六面顶金刚石压机
一、引言
随着社会的进步和发展，我国六面顶压机大型化也在不断的进步之中。

这项设备的应用领域也越来越广，因此，市场对其测量，以及控制技术的标准，也在逐渐上升。

尤其是近十年来，我国在高品级的金刚石合成技术上，获得了比较大的进展。

能够规模化的生产高品级金刚石，并且参与了国际高端的市场竞争。

事实证明，六面顶压机，不仅可以生产出高品级的金刚石，并且在生产成本上，要低于两面顶，它不但能大规模产出与全球同等品质水准的高级金刚石，同时在培育宝石级钻石的研究工作中也取得成功。

可以说，没有六面顶压机，就没有如今我国金刚石产业的发展。

我国金刚石单晶产量占全球总产量的90%以上，稳居世界第一，得益于我国六面顶压机发展成果，不但满足了国产高档金刚石制品迅速发展的需求，而且还进入了全球高端市场，更为关键的是，六面顶压机大大动摇了世界两大金刚石霸主的深厚根基。

二、六面顶金刚石压机的优点
传统的观点认为，两面顶压机无论从各个方面，都要优于六面顶压机[1]。

但是，专门研究两面顶的相关人员认为，两面顶压机和六面顶压机，都有各自的有点[2]。

与两面顶压机比较，六面顶金刚石压机有三个明显的优点：第一，六面顶金刚石压机高压腔体受力更为理想[3]。

第二，六面顶压机用四个非加热顶锤以及它的内部支撑体系，取代了两面顶所用的复杂的模具，这样一来，六面压机将不再受模具技术的制约。

第三，六面顶压机以其油缸壳体的铰链连接方法，取代了
两面顶总体形式的大型机架，对压机生产企业而言，这是一种十分受用的简化过程。

三、我国六面顶金刚石压机的发展历程
（一）诞生与发展初期
早在上世纪六十年代，我国就诞生了第一台六面顶压机，但对六面顶压机的
认知度还不够全面，只知道其研制的方法，却不清楚应该如何优化制作的流程[4]。

在当时只能生产超低品质的金刚石产品。

进入上世纪七十年代，我国对金刚石品
质有了的需求，即要求生产相对高品质金刚石单晶。

这之后，在我国各企业、单
位和个人的努力下，短短几年内，便使金刚石的静压强度突破了120N以上。

但
由于压机铰链梁存在诸多设计缺陷，以及大直径硬质合金顶锤无法达到质量要求，致使压机大型化、腔体扩大化进展缓慢。

但所有的试验工作为后来在我国最早扩
大腔体打下了良好的基础。

（二）六面顶压机大型化初期
合成更大的腔体,是这个时期重点思考的问题[5]。

经多方研究指出一条压机
大型化的出路。

只是因为在这个时期，人们对顶锤的要求，仅仅放在了提高质量
本身，而往往忽视了尺寸规格设计。

于是设计缸径为320-360mm的压机，硬质合
金顶锤的尺寸设计，成为了这一阶段的研究重点。

在这个阶段，也获得了相应的
成绩。

例如，单产突破了15ct以上，金刚石静压强度突破180N。

但此时又存在
着新的问题，即市场对顶锤提出了更高的诉求,尤其是大型号的顶锤,要求等静压
制作顶锤的技术也相应提高。

（三）探索阶段
320mm-360mm缸径压机投入了正常的生产以后,我国相关研究和制造的人员，
无一不进行更加深入的探究，此时便进入了探索阶段。

这个阶段是由缸径400mm
压机开始的，直到后来的缸径450mm-500mm的压机等。

其中，较为有代表性的是500mm缸径的压机，单块产量提高到了80ct左右，因为这种缸径压机，不论是在
顶锤方面，还是结构方面，亦或是压机受力状态、电源控制系统等方面，都进行
了更深一层的研究和改良。

2001年粉末工艺合成金刚石兴起，粉状触媒代替片状
触媒，大大提高了金刚石的品质。

粉状触媒的使用，缩短与外国金刚石质量上的
差异，为日后六面顶压机的快速发展创造了条件。

（四）快速发展阶段
人们在制造出缸径500mm的压机后，1-2年内便开始研制缸径560mm以及缸
径650mm以上压机。

2006年前后，间接加热的试验成功，以及间接加热带来的锤
耗大幅下降，在此后的十年间六面顶压机跨越式发展创造了另一个条件。

2006年
至2016年间以黄河旋风、中南钻石、郑州华晶为首的金刚石生产龙头企业，分
别制造安装了缸径为560mm、630mm、650mm、700mm、750mm的压机，压机数量成
倍的增加，合成腔体也由最初的Φ18mm-Φ20mm发展到Φ42mm-Φ55mm，单块产
量提高到了160ct-280ct。

2011年双作用往复式增压器的规模化使用，更是加速
六面顶压机的发展。

双作用往复式增压器可实现低压油驱动，双行程增压，并代
替原有的传统增压器，具有体积小、重量轻、成本低、噪音低、维修方便等特点。

双作用往复式增压器的使用、间接加热的试验成功为六面顶压机大型化发展打下
了坚实的基础。

（五）压机大型化智能化阶段
随着人造宝石级钻石（白钻）市场的兴起，近两年生产工业金刚石机台转生
产白钻，造成六面顶压机机台数量整体短缺，加上人工费用上升、大宗材料价格
上涨，以及大直径硬质合金顶锤的质量稳定成熟，国内各金刚石生产企业都在马
不停蹄地验试安装更大型号的800mm-1000mm缸径六面顶压机，使用180mm-200mm
大直径顶锤，合成腔体达到Φ60mm-Φ68mm，单块产量达到450ct-600ct。

目前，六面顶压机的大型化步伐仍在前行，锻造压机、铸造压机都在同步进行，各有特点。

主机制造精度、几何精度及运动精度将进一步提高。

电气控制部分也在往高
精度、智能化方向上发展，采用高度集成系统设计，控制精度会越来越高，普遍
应用各类传感技术，达到1人操作10台-12台六面顶压机。

在近期调研中，国机
精工称公司六面顶压机产能较2021年持续增长，计划2022年底产能实现400-
450台。

这些数据，都充分地表明了我国六面顶金刚石压机，不论是在软、硬件
方面，控制系统方面；还是顶锤、腔体设计、合成工艺等方面，都在快速的发展中，并逐渐趋于成熟。

四、结论
（一）我国的六面顶金刚石压机，之所以能够获得一定的成效，是存在着一定的内在技术因素的。

通过相关实践表面，中国在大型化的道路上，选择使用六面顶压机来制作超硬磨料，是非常明智且智慧的选择。

（二）选择六面顶金刚石压机，它的作用不仅仅是，能够生产出足以媲美国外同类的高品质金刚石，同时也能培育出宝石级的钻石。

（三）用六面顶压机所产出的高品级金刚石，在品质方面，与两面顶压机制造出的高品级金刚石相近。

而由于六面顶压机已经取得了成本上的巨大优势，使其拥有很大的市场竞争性，必将撼动全球金刚石霸主长期的垄断地位。

（四）现阶段，六面顶金刚石压机，已经成为我国金刚石工业生产的主流设备，也备受世界顶级公司的重视。

六面顶金刚石压机的发展，将成为我国金刚石工业跻身世界强国的关键利器，也将成为名副其实的“香饽饽”。

参考文献：
[1]张跃亭,王跃桦,曹阳,等.伺服控制技术在六面顶压机超高压卸压中的应用[J].工业技术创新,2021,8(5):120-124.
[2]任广杰.金刚石压机控制系统的设计与实现[D].郑州航空工业管理学院,2019.
[3]许俊杰,鲁森远,陈孝鹏,等.新锤面顶锤在六面顶压机合成工业金刚石中的应用[J].超硬材料工程,2021,33(2):24-27.
[4]崔祥仁,方啸虎,邢英.中国超硬材料高压设备的过去、现在与未来中国超硬材料行业的发展道路之一[J].超硬材料工程,2021,33(2):39-42.
[5]吴娜,刘坤,张坤,等.冷却循环水对六面顶压机合成宝石级金刚石的影响[J].超硬材料工程,2020,32(4):14-17.
姓名：姜益华（1976.10--）；性别：男，民族：汉族籍贯：浙江省衢州人，学历：大专，毕业于郑州工业高等专科学校；现有职称：助理工程师；研究方向：金刚石合成。