[实用新型]新型PDC复合片模具

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种新型PDC复合片模具。主要用于制造硬质合金刀具和硬质合金钻头用PDC复合片。

背景技术

金刚石复合片(PDC)由复合多晶金刚石层和硬质合金衬底组成，金刚石复合片具有极高的硬度，优异的耐热性和抗冲击性，主要应用于制造石油钻头以及煤田、地质钻探工具等领域。现有的PDC复合片模具多采用单一材料，且多为缠绕固定，使复合片复合过程中易受外部污染，影响金刚石层的纯度；高温高压时金刚石层的金刚石粉容易流出，附着在硬质合金的表面，造成后期磨削的难度甚至报废；模具材料表面缺陷常常造成金刚石层的龟裂；生产的PDC复合片成品率＜60％。

发明内容

本实用新型解决的技术问题：设计一种新型PDC复合片模具，应用多种金属组合，采用特殊的装配方法进行合成，利用不同金属合金的特殊性能，制造一个合成的微环境，巧妙解决了由外部原因造成的复合片生产质量低、低成品率的问题。提高了复合片的质量和成品率，节约复合片的生产成本。

本实用新型的设计思路：新型PDC复合片模具，由内层杯(1)、中层杯(2)及外层杯(3)组成。内层杯(1)直接与复合片结合，为模具的关键部分，首先它可起到模具的定型作用，其次我们采用Zr金属制造内层杯(1)是因为Zr金属在高温下有强烈的吸氢、吸氧等吸气作用，可迅速净化复合环境，减弱气体对复合层的影响，使金刚石单晶有效聚合，并与硬质合金牢固复合。但是Zr材并非耐高温材料，所以在外层采用了金属Mo制作外层杯(3)，作为高温、高压保护层，确保模具体系的刚性。由于内层杯(1)与外层杯(3)的性能差异较大，可在不同条件下采用NbZr合金或金属Ta或金属Nb或Mo合金制作中层杯(2)作过渡层，同时也确保了复合环境内部的清洁性，加强了模具的刚性。内层杯(1)的底部及顶部填充有厚度＜0.03mm的锆箔材，来确保复合片表面的完美。三种杯使用不同材料，互相配合使用。

本实用新型的技术解决方案：一种新型PDC复合片模具，由内层杯(1)、中层杯(2)及外层杯(3)组成，内层杯(1)开口朝上，中层杯(2)开口朝下且套装在内层杯(1)上，外层杯(3)开口朝上且套装在中层杯(2)上。

所述内层杯(1)的外径与中层杯(2)的内径相吻合，中层杯(2)的外径与外层杯(3)的内径相吻合。所述内层杯(1)为纯锆金属杯，中层杯(2)为NbZr合金杯或纯Ta金属杯或纯Nb金属杯或Mo合金杯，外层杯(3)为纯Mo金属杯。所述内层杯(1)的底部及顶部填充有片材(4)。所述片材(4)为厚度＜0.03mm的锆箔材。

本实用新型与现有技术相比不但大幅的改善了复合片的质量，延长了复合片的使用寿命，使复合片的成品率由原来的不到50％上升90％以上，而且简单的装配方式同时提高了生产效率，大大降低了生产成本。

附图说明

图1为本实用新型的结构剖视图。

具体实施方式：

结合附图1描述本实用新型的一种实施例。

一种新型PDC复合片模具，由内层杯(1)、中层杯(2)及外层杯(3)组成，内层杯(1)开口朝上，中层杯(2)开口朝下且套装在内层杯(1)上，外层杯(3)开口朝上且套装在中层杯(2)上。内层杯(1)的外径与中层杯(2)的内径相吻合，中层杯(2)的外径与外层杯(3)的内径相吻合。内层杯(1)为纯锆金属杯，中层杯(2)为NbZr合金杯或纯Ta金属杯或纯Nb金属杯或Mo合金杯，外层杯(3)为纯Mo金属杯。内层杯(1)的底部及顶部填充有片材(4)，片材(4)为厚度＜0.03mm的锆箔材。

将各种所需合金精轧成厚度小于0.18mm的箔材，根据材料的性能，采用不同的方式冲压成不同规格杯状模具-内层杯(1)、中层杯(2)及外层杯(3)，同时用厚度小于0.03mm的锆箔冲压成圆片填充物作为片材(4)，必要时还需裁成条状填充。使用时将片材(4)平整的填入内层杯，再小心填入金刚石微粉(5)及硬质合金块(6)，再用片材(4)作为填充层覆盖，最后依次套上中层杯和外层杯，其他生产工艺不变。