金刚石钻头胎体的试验研制
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加压方 式 ： 限位加 压
很大的影响 ， 同一胎体配方的钻头胎体因温度、 压力 、 保
温时间等稍有不同就会使 产品性能变化很大。而且有 些参数也很难控制准确 。 从前 面分 析研究 来 看 ， 响金 刚石钻 头胎体 性 能的 影 主要指标是胎体配方， 烧结工艺参数， 对金刚石颗粒的 包裹强度等。因此对胎体试样的硬度和研磨性等性能 指标 做测试 是 非常必Biblioteka 要 的 。胎 体试样 见 图 ２ 。
行 了硬度 ， 磨损 检测 。优 选 出Ｉ 号胎 体配 方 ， ｌ ｌ 为后 续钻 头研 制提 供 了依据 。 关 键词 ： 胎体 配方 ； 试验研 究 ； 能检 测 性
中图分类 号 ：６ ４４ 文 献标识码 ： 文章 编号 ：０ ４ ５ １（０ ８０－ ０４－ ０ Ｐ ３． Ｂ １０－ ７ ６２０ ）２ ０８ ４ 近 年来 ， 刚石 钻头 因其 良好 的抗 冲击 性 和耐 磨 金 性， 在地 质钻探 ， 油 、 石 有色金 属 、 炭开 采 ， 下空 间的 煤 地 墨 圆柱体堵 塞 ， 中一 端 和模 具 平 齐 ， 端 高 出 ４ｍｍ 其 一 ０ 以便 在烧结 过程 中给 试样加 压 。模 具示 意图见 图 １ 。
表 １ 胎体配方表
图 ｌ 装料完毕 的模具示意图
１ ３ 实 验 方 案 ．
由于热压 法 的特有 的工 艺特点 ， 常适 宜生 产 圆锯 非 片孕镶块 和地 质钻 头为代 表 的金刚石 工具 ， 以本 次实 所
验采用热压法。烧结温度是影 响金刚石工具质最的最 重要的工艺参数 ， 烧结温 度主要取决于胎体材料 的组 成、 金刚石质量和浓度， 烧结温度的调整应保证两点： 第一， 就是要使胎体材料能很好地熔合、 合余化 ， 以 保证 胎体材 料对余 刚石 的包 镶 强 度 和适 当的胎 体 耐 磨
自重
自重
２０ ９
３０ ６
５ ０
７ ０
１ １ ：６
１： ７ １
５０ ３
５３ ０
自重
４０ ４
９ ０
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西部探矿工程
２０ 年第 ２ ０８ 期
金 刚石 钻 头 胎体 的试 验 研 制
王 力 ， 唐胜利
（ 西安科技大学地质与环境工程系， 陕西 西安 ７ ０５ ） １０４
摘 要： 介绍 了研 制钻 头胎体 的基本 原理和 实验过 程 。采 用 四种 胎 体配 方得 到 １ 试样 ， 对其 进 ２个 并
会增加模具的损耗 ， 另外也可使胎体材料流失 ， 使工具 尺寸过小而影响产品质量 ， 但一般情况下 ， 尽量多加一 点压力 ， 而使烧结温度尽可能低 ， 只要能保证金刚石工 具 尺 寸到位 ， 出现 大 的正 负 偏 差 ， 结 过 程参 数 记 录 不 烧
见 表 ２ 。
１： ３ １
０
左右 ， 造成以上差别的主要原因是金刚石钻头的胎体材
中保持 良好的模具特性 ， 以选择石墨作为模具材料。 所 设计钻柱胎体配方为四组 ， 每组试样 为三个 ， 以共设 所
计模具 １ ２个 孔， 个 孔 直 径 ６ ２ ｍ， 料 部 分 高 每 ．ｍ 装 ８ ｍｍ， 计为通 孔 ， 设 两端 分 别 用 和孔 直 径 大小 相 等 的 石
２０ 年第 ２ ０８ 期
烧结 温度 ：３ ５ ０ ８ ０ ９ ０ ５０ ３ ０ ８
西部探矿工程
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头胎 体 有它 的特殊 性 ， 品的烧结 工艺参 数对 其性 能有 产
保 温时 间 ： 均为 ４ ｉ ａ ｒｎ 实验设备均为中国地质大学（ 北京） 国家钻探专业 实 验室实验 设备 。
性。
第 二就是 尽量 降低 烧 结 温 度 ， 少保 温 时 间 ， 少 减 减
１２ 模具 设计 ．
金刚石质 量 的降低 。所 以我们 确定 烧结 温度时 ， 一定要 注意 以上 两点 ， 刚石钻 头 一般 控 制在 ９０ 金 ０ ℃～ １０℃ ００
因为模 具要要 在 温 度高 达 ９０摄 氏度 以上 的环 境 ８
料高熔点物质 占的 比例大 （ ＷＣ等）金刚石浓度高 ， ， 烧 结温度也就比较高 ， 但是我们一定要将金刚石工具的烧
结 温度控 制 在 ９０ 左 右 。特 别 是 不 要 超过 １０℃ 。 ０℃ ００ 否则 对金 刚石质 量有 很大 的影 响 。其试验 条件 如下 ：
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钻头的胎体性 能主要取决 于胎体配方 。胎体配方 是指选择与确定胎体材料 的成分及其含量 。胎体成分 中分为两类 ： 一类为骨架成分 ， 它在胎体中起到硬质点 的作用 ； 另一类 是粘 结 成分 ， 的作 用 是使 骨 架 成 分 与 它 金 刚石粘 结起 来 ［ 。根 据 骨 架材 料 和 粘 结材 料 的要 求 ２ ］ 以及生产单位的要求， 并且综合实践经验 ， 设计了以下 胎体 配方 ， 试验 后从 中优选 出一组 （ 表 １ 。 见 ）
开发以及建筑装饰施工 中使用 已经越来越广泛。而影 响金刚石钻头的性能的因素除金 刚石质量 、 刚石粒 金
度 、 刚石 浓 度外 ， 一 个 重 要 的 因 素 就 是 胎 体 的 材 金 另 料 ［ ， 以对 金刚石 钻头胎 体 的研 究一 直是工 程技 术人 １所 ］
员最为关注的。根据欲施工岩层岩性和可钻性 ， 设计胎 体配方 和烧 结工艺是 钻头 生产 中的重 要环节 。 １ 实验设 计 １ １ 胎体试 验设 计 ．
表 ２ 烧结过程参数记录表
加热方 式 ： 中频感应 加热
测温方 式 ： 红外 测温 实验过 程流程 为 ： 末制 备一 配料一 混 料一 烧结一 粉
试样 。 ２ 实验过 程
烧结压 力就 是金 刚石工 具烧 结时 ， 当温 度达 到设定
的最 高温度 时 ， 温 时间 内所 加 的压力 ， 保 如压 力 过低 ， 则 金 刚石 工具 尺寸压 不 到位 ， 响工 具 的质量 ； 力过 高 影 压
很大的影响 ， 同一胎体配方的钻头胎体因温度、 压力 、 保
温时间等稍有不同就会使 产品性能变化很大。而且有 些参数也很难控制准确 。 从前 面分 析研究 来 看 ， 响金 刚石钻 头胎体 性 能的 影 主要指标是胎体配方， 烧结工艺参数， 对金刚石颗粒的 包裹强度等。因此对胎体试样的硬度和研磨性等性能 指标 做测试 是 非常必Biblioteka 要 的 。胎 体试样 见 图 ２ 。
行 了硬度 ， 磨损 检测 。优 选 出Ｉ 号胎 体配 方 ， ｌ ｌ 为后 续钻 头研 制提 供 了依据 。 关 键词 ： 胎体 配方 ； 试验研 究 ； 能检 测 性
中图分类 号 ：６ ４４ 文 献标识码 ： 文章 编号 ：０ ４ ５ １（０ ８０－ ０４－ ０ Ｐ ３． Ｂ １０－ ７ ６２０ ）２ ０８ ４ 近 年来 ， 刚石 钻头 因其 良好 的抗 冲击 性 和耐 磨 金 性， 在地 质钻探 ， 油 、 石 有色金 属 、 炭开 采 ， 下空 间的 煤 地 墨 圆柱体堵 塞 ， 中一 端 和模 具 平 齐 ， 端 高 出 ４ｍｍ 其 一 ０ 以便 在烧结 过程 中给 试样加 压 。模 具示 意图见 图 １ 。
表 １ 胎体配方表
图 ｌ 装料完毕 的模具示意图
１ ３ 实 验 方 案 ．
由于热压 法 的特有 的工 艺特点 ， 常适 宜生 产 圆锯 非 片孕镶块 和地 质钻 头为代 表 的金刚石 工具 ， 以本 次实 所
验采用热压法。烧结温度是影 响金刚石工具质最的最 重要的工艺参数 ， 烧结温 度主要取决于胎体材料 的组 成、 金刚石质量和浓度， 烧结温度的调整应保证两点： 第一， 就是要使胎体材料能很好地熔合、 合余化 ， 以 保证 胎体材 料对余 刚石 的包 镶 强 度 和适 当的胎 体 耐 磨
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２０ 年第 ２ ０８ 期
金 刚石 钻 头 胎体 的试 验 研 制
王 力 ， 唐胜利
（ 西安科技大学地质与环境工程系， 陕西 西安 ７ ０５ ） １０４
摘 要： 介绍 了研 制钻 头胎体 的基本 原理和 实验过 程 。采 用 四种 胎 体配 方得 到 １ 试样 ， 对其 进 ２个 并
会增加模具的损耗 ， 另外也可使胎体材料流失 ， 使工具 尺寸过小而影响产品质量 ， 但一般情况下 ， 尽量多加一 点压力 ， 而使烧结温度尽可能低 ， 只要能保证金刚石工 具 尺 寸到位 ， 出现 大 的正 负 偏 差 ， 结 过 程参 数 记 录 不 烧
见 表 ２ 。
１： ３ １
０
左右 ， 造成以上差别的主要原因是金刚石钻头的胎体材
中保持 良好的模具特性 ， 以选择石墨作为模具材料。 所 设计钻柱胎体配方为四组 ， 每组试样 为三个 ， 以共设 所
计模具 １ ２个 孔， 个 孔 直 径 ６ ２ ｍ， 料 部 分 高 每 ．ｍ 装 ８ ｍｍ， 计为通 孔 ， 设 两端 分 别 用 和孔 直 径 大小 相 等 的 石
２０ 年第 ２ ０８ 期
烧结 温度 ：３ ５ ０ ８ ０ ９ ０ ５０ ３ ０ ８
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头胎 体 有它 的特殊 性 ， 品的烧结 工艺参 数对 其性 能有 产
保 温时 间 ： 均为 ４ ｉ ａ ｒｎ 实验设备均为中国地质大学（ 北京） 国家钻探专业 实 验室实验 设备 。
性。
第 二就是 尽量 降低 烧 结 温 度 ， 少保 温 时 间 ， 少 减 减
１２ 模具 设计 ．
金刚石质 量 的降低 。所 以我们 确定 烧结 温度时 ， 一定要 注意 以上 两点 ， 刚石钻 头 一般 控 制在 ９０ 金 ０ ℃～ １０℃ ００
因为模 具要要 在 温 度高 达 ９０摄 氏度 以上 的环 境 ８
料高熔点物质 占的 比例大 （ ＷＣ等）金刚石浓度高 ， ， 烧 结温度也就比较高 ， 但是我们一定要将金刚石工具的烧
结 温度控 制 在 ９０ 左 右 。特 别 是 不 要 超过 １０℃ 。 ０℃ ００ 否则 对金 刚石质 量有 很大 的影 响 。其试验 条件 如下 ：
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钻头的胎体性 能主要取决 于胎体配方 。胎体配方 是指选择与确定胎体材料 的成分及其含量 。胎体成分 中分为两类 ： 一类为骨架成分 ， 它在胎体中起到硬质点 的作用 ； 另一类 是粘 结 成分 ， 的作 用 是使 骨 架 成 分 与 它 金 刚石粘 结起 来 ［ 。根 据 骨 架材 料 和 粘 结材 料 的要 求 ２ ］ 以及生产单位的要求， 并且综合实践经验 ， 设计了以下 胎体 配方 ， 试验 后从 中优选 出一组 （ 表 １ 。 见 ）
开发以及建筑装饰施工 中使用 已经越来越广泛。而影 响金刚石钻头的性能的因素除金 刚石质量 、 刚石粒 金
度 、 刚石 浓 度外 ， 一 个 重 要 的 因 素 就 是 胎 体 的 材 金 另 料 ［ ， 以对 金刚石 钻头胎 体 的研 究一 直是工 程技 术人 １所 ］
员最为关注的。根据欲施工岩层岩性和可钻性 ， 设计胎 体配方 和烧 结工艺是 钻头 生产 中的重 要环节 。 １ 实验设 计 １ １ 胎体试 验设 计 ．
表 ２ 烧结过程参数记录表
加热方 式 ： 中频感应 加热
测温方 式 ： 红外 测温 实验过 程流程 为 ： 末制 备一 配料一 混 料一 烧结一 粉
试样 。 ２ 实验过 程
烧结压 力就 是金 刚石工 具烧 结时 ， 当温 度达 到设定
的最 高温度 时 ， 温 时间 内所 加 的压力 ， 保 如压 力 过低 ， 则 金 刚石 工具 尺寸压 不 到位 ， 响工 具 的质量 ； 力过 高 影 压
