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钻头烧结工艺普遍采用冷压浸渍法

2019-12-27 09:50:11

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俄罗斯钻头烧结工艺普遍采用冷压浸渍法,很 少使用热压烧结法。在此工艺条件下生产的钻头, 用于可钻性 8 ~ 9 级岩石中钻头进尺可达 100 m 以 上。冷压浸渍法最主要的特点是使用钢制压模( 我 国热压法采用石墨压模) ,因此压力可达 70 MPa 以 上,甚至可达 100 MPa。胎体冷压成型,然后用铜镍 合金等浸渍制成钻头。这个压力比我国热压烧结法 使用的压力大得多,有利于胎体耐磨性的提高和钻 头进尺的改善,参见图 6。


钻头结构形状通过钢制压模实现。压制用压力 机进行。浸渍金属可以在真空炉中进行,也可在有 保护气氛的烧结炉中进行。烧结炉用氢氮混合气体 进行,也可用氩气进行,用以防止金刚石的碳化和金


钻头装舟系指先把石墨盒底部撒一层铝氧粉, 将钻头胎体朝下,套住石墨心放下,将钻头外围空余 部分填满铝氧粉,然后在钻头钢体内石墨心上部放 入按照胎体骨架中孔隙体积计算得出数量的粘结金 属。钻头装舟后送入烧结浸渍炉。


烧结浸渍工艺包括升温速度、最终烧结温度、保 温时间和冷却速度等。浸渍系指将压制成型的钻头 埋在铝氧粉中浸渍。浸渍温度根据浸渍合金确定 ( 见表 2) 。浸渍时,钻头胎体缓慢升温,在低温带塑 化剂挥发,在高温带浸渍合金熔化,直到完全熔化为 止,保温 20 min,然后冷却到 750 ℃ 左右保温并缓 冷。


冷压浸渍钻头的最大特点是钻头冷压成型,压 力可达 70 ~ 100 MPa,因而钻头性能大为提高,钻头 进尺超过百米,技术经济效益明显改善。我国目前 热压烧结实际压力仅为 5 ~ 6 MPa,钻头进尺偏低, 技术经济指标不够理想,可以认为这是冷压浸渍钻 头的一个强项[13 - 16]。


微波能烧结钻头有优点


微波能技术已有很大发展,在许多行业得到了 广泛使用,取得了很大的社会效益和巨大的经济效 益。微波通常是指频率从 3 × 108 Hz 到 3 × 1011 Hz


的电磁波。小于 3 × 108 Hz 的通常称为电磁波,包 括长波、中波和超短波。高于 3 × 1011 Hz 的属于红 外线。微波频率很高,波长很短,故称微波 ( micro- wave) 


微波加热设备主要由微波发生器、波导、微波能 应用器、物料输送系统和控制系统等组成( 见图 9) 。


微波发生器是微波加热设备的关键部分,其主 要作用是产生设备需要的微波能量,以便将此能量 传输到微波应用器中,并在其中对物料不同目的进 行加工处理。


微波能应用器是实现物料与微波场相互作用的


空间,微波能量在此转化为热能对物料进行各种加 工处理。


波导是一种特定尺寸的矩形或圆形断面的微波 传输线,保证把微波发生器产生的能量馈送到微波 能应用器中。


控制系统是用来调节微波加热设备各种运行参 数的装置,以保证设备的输出功率、输送速度、冷却 或排潮机构根据规定的最佳工艺规范,方便灵活地 进行调整控制。


气体分子无论部分电离还是完全电离,其中的 正电荷总量和负电荷总量总是相等的,故称等离子 体。R. A. Dugdale 提出等离子体可以用于材料烧 结之后,C. E. G. Bonnett 对微波等离子体烧结氧 化铝等进行了研究,并对微波等离子体烧结与传统 烧结方法进行了对比。


对微波等离子体烧结氧化铝与传统方法烧结氧 化铝进行对比表明,等离子体烧结氧化铝比传统方 法烧结氧化铝的烧结速度快得多,例如,1500 ℃ 烧 结 20 min 时,传统方法烧结氧化铝的相对 密度为 70% 左右,而等离子体烧结氧化铝的相对密度接近90% ( 见图 11) 。在如此高的相对密度条件下,等离 子体烧结氧化铝样品能够保持很高的抗拉( 张) 强 度,而传统方法的抗拉强度明显下降( 见图 12) 。


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