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) 。