全文摘要
本实用新型提供了一种用于制备金刚石聚晶的组装件，属于金刚石聚晶制造技术领域。组装件包括：作为传压介质的叶腊石块和作为发热与成型介质的石墨模具，所述叶腊石块上开设有用于放置所述石墨模具的通孔，所述通孔为方形通孔；所述石墨模具呈方形，且所述石墨模具上开设有放置金刚石混合粉料的聚晶成型槽，所述聚晶成型槽的长度方向与成型时所述石墨模具的一部分受力方向垂直以及另一部分受力方向平行；其中，所述聚晶成型槽的长度方向与所述聚晶成型槽的槽深方向垂直。本实用新型通过上述技术方案提高了金刚石聚晶的成品率和生产效率。
主设计要求
1.一种用于制备金刚石聚晶的组装件，包括：作为传压介质的叶腊石块和作为发热与成型介质的石墨模具，所述叶腊石块上开设有用于放置所述石墨模具的通孔，其特征在于，所述通孔为方形通孔；所述石墨模具呈方形，且所述石墨模具上开设有放置金刚石混合粉料的聚晶成型槽，所述聚晶成型槽的长度方向与成型时所述石墨模具的一部分受力方向垂直以及另一部分受力方向平行；其中，所述聚晶成型槽的长度方向与所述聚晶成型槽的槽深方向垂直。
设计方案
1.一种用于制备金刚石聚晶的组装件，包括：作为传压介质的叶腊石块和作为发热与成型介质的石墨模具，所述叶腊石块上开设有用于放置所述石墨模具的通孔，其特征在于，
所述通孔为方形通孔；
所述石墨模具呈方形，且所述石墨模具上开设有放置金刚石混合粉料的聚晶成型槽，所述聚晶成型槽的长度方向与成型时所述石墨模具的一部分受力方向垂直以及另一部分受力方向平行；
其中，所述聚晶成型槽的长度方向与所述聚晶成型槽的槽深方向垂直。
2.根据权利要求1所述的组装件，其特征在于，所述聚晶成型槽内放置有多层金刚石混合粉料，相邻两层金刚石混合粉料之间间隔有耐高温金属片。
3.根据权利要求2所述的组装件，其特征在于，所述石墨模具具有依次叠置的上石墨片、与多层所述金刚石混合粉料对应的多个中石墨片、下石墨片，每个所述中石墨片开有呈通孔状的聚晶成型槽，相邻两个所述中石墨片的聚晶成型槽上下对应相通。
4.根据权利要求2所述的组装件，其特征在于，所述耐高温金属片的材质为钼、钽或铌。
5.根据权利要求1所述的组装件，其特征在于，所述聚晶成型槽的数量为多个，多个所述聚晶成型槽相互平行且相邻两个所述聚晶成型槽之间留有间隔。
6.根据权利要求5所述的组装件，其特征在于，多个所述聚晶成型槽等间隔分布。
7.根据权利要求1所述的组装件，其特征在于，在所述聚晶成型槽的长度方向上，所述聚晶成型槽的端面为弧面或平面。
8.根据权利要求1所述的组装件，其特征在于，所述金刚石聚晶的长径比大于2.5。
设计说明书
技术领域
本实用新型属于金刚石聚晶制造技术领域，特别是涉及一种用于制备金刚石聚晶的组装件。
背景技术
金刚石聚晶其力学性能具有各项同性优于各项异性的单晶金刚石，且具有较高的耐磨性、抗冲击性以及可生产出异形而被广泛应用于石油、地质和煤炭的勘探和钻采工具、线材拉丝模以及能承受耐磨的轴承和底座。金刚石聚晶形状通常为圆柱、圆片、三角体、长方体等。
国内的金刚石聚晶一般都是采用六面顶铰链式液压机来进行生产的，这种设备适合生产圆柱型聚晶且长径比小于2.5，随着金刚石聚晶应用领域不断扩大，许多长径比大于2.5的圆柱聚晶、长条聚晶需求量增大。金刚石聚晶在六面顶压机生产过程中，作为传压介质的叶腊石是立方体，承受六个方向的正压力，导致长径比较大的长条聚晶在长短轴方向压力差很大，相当大比例的聚晶断裂、破碎，成品率很低；且目前的金刚石聚晶生产技术中单个合成块生产的聚晶数量比较少，生产效率低下。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种用于制备金刚石聚晶的组装件，尤其是制备长条状金刚石聚晶的组装件，该组装件结构简单，可以显著提高金刚石聚晶的成品率和生产效率，以至少解决现有技术中生产金刚石聚晶，特别是长径比大于2.5的长条形金刚石聚晶存在的上述成品率低的问题。
为了解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：
一种用于制备金刚石聚晶的组装件，其包括：作为传压介质的叶腊石块和作为发热与成型介质的石墨模具，所述叶腊石块上开设有用于放置所述石墨模具的通孔，所述通孔为方形通孔；所述石墨模具呈方形，且所述石墨模具上开设有放置金刚石混合粉料的聚晶成型槽，所述聚晶成型槽的长度方向与成型时所述石墨模具的一部分受力方向垂直以及另一部分受力方向平行；其中，所述聚晶成型槽的长度方向与所述聚晶成型槽的槽深方向垂直。
在如上所述的组装件中，优选地，所述聚晶成型槽内放置有多层金刚石混合粉料，相邻两层金刚石混合粉料之间间隔有耐高温金属片。
在如上所述的组装件中，优选地，所述石墨模具具有依次叠置的上石墨片、与多层所述金刚石混合粉料对应的多个中石墨片、下石墨片，每个所述中石墨片开有呈通孔状的聚晶成型槽，相邻两个所述中石墨片的聚晶成型槽上下对应相通。
在如上所述的组装件中，优选地，所述耐高温金属片的材质为钼、钽或铌。
在如上所述的组装件中，优选地，所述聚晶成型槽的数量为多个，多个所述聚晶成型槽相互平行且相邻两个所述聚晶成型槽之间留有间隔。
在如上所述的组装件中，优选地，多个所述聚晶成型槽等间隔分布。
在如上所述的组装件中，优选地，在所述聚晶成型槽的长度方向上，所述聚晶成型槽的端面为弧面或平面。
在如上所述的组装件中，优选地，所述金刚石聚晶的长径比大于2.5。
本实用新型实施例产生有益效果是：
(1)放置石墨模具的通孔采用了方形通孔，此结构不仅可以生产长短轴比大于2.5以上(甚至是大于6)的长条状金刚石聚晶，还可以为单个组装件生产更多数量长条状金刚石聚晶提供较大空间，显著提高生产效率；
(2)成型时，聚晶成型槽长度方向与石墨模具受力方向保持一致。在批量化生产长条状金刚石聚晶时，可以使产品在合成过程中每个聚晶成型槽内的金刚石混合粉料受力相同且收缩一致，避免因压力不均等造成产品的断裂或者性能不均一，显著提高产品合格率和性能均匀稳定性。
附图说明
图1是本实用新型实施例提供的一种用于制备金刚石聚晶的组装件的俯视结构示意图；
图2是图1沿A-A处的纵向切面结构示意图；
图中，1-叶腊石块；2-石墨模具；21-上石墨片、22-中石墨片；23-下石墨片；3-聚晶成型槽；4-耐高温金属片。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例，对本实用新型的具体实施方式做进一步详细说明。
参见图1～图2，本实用新型实施例提供了一种用于制备金刚石聚晶的组装件，其包括：作为传压介质的叶腊石块1和作为发热与成型介质的石墨模具2。
叶腊石块1通常呈立方体，其上开有方形通孔，用于放置石墨模具2。该方形通孔相对于圆形通孔，能提供较大空间，利于提高生产效率。组装时，在石墨模具2的两端还放置有位于方形通孔槽内的合成辅件，合成辅件包括：导电堵头和导电片，两者均起导电作用。导电片位于石墨模具2的两端，导电堵头位于导电片的外侧。导电片可以为石墨片，还可以为铜箔片和耐热合金片，两者依次向外叠置，即耐热合金片位于铜箔片的外侧。导电堵头可以为钢帽或导电钢圈，其内填充有叶腊石，如此在起导电作用的同时，还能起到传压和保温作用。方形通孔的横截面可以为正方形、矩形。
石墨模具2呈方形，与方形通孔装配配合，石墨模具2的径向尺寸与方形通孔的内径一致，装配后，石墨模具2在方形通孔内不发生转动。在石墨模具2上开设有聚晶成型槽3，其内放置有制备金刚石聚晶的金刚石混合粉料，该金刚石混合粉料为现有技术中提供的金刚石混合粉料，例如其可以包括：金刚石粉末、金属粉末和非金属粉末，三者按照一定比例混合形成该混合粉料，比例可以为现有技术中提供的比例。金属粉末包括钛粉和镍粉中的一种或两种，非金属粉末包括硅粉和硼粉中的一种或两种。聚晶成型槽3的长度方向与槽深方向垂直，两个方向不是一个方向，如此使得聚晶成型槽3为长条状聚晶成型槽3，从而使生成出来的金刚石聚晶呈长条状，如长径比大于2.5的金刚石聚晶。聚晶成型槽3的长度方向与成型时石墨模具2所有受力方向中的一部分受力方向垂直并与所有受力方向中的另一部分受力方向平行，即聚晶成型槽3长度方向与石墨模具2的受力方向保持一致，实现了六面顶铰链式液压机施加在条状聚晶上的力或者平行或者垂直于聚晶的各个面，从而使各方向的受力不会产生剪切力。应用时，聚晶成型槽3的长度方向与石墨模具的一边平行。
六个砧面分为三对砧面，对叶腊石施加的压力方向共六个方向：向前与向后(合称为前后方向，对应第一对砧面)、向上与向下(合称为上下方向，对应第二对砧面)、向左与向右(合称为左右方向，对应第三对砧面)，在图1中，聚晶成型槽3的长度方向与前后方向平行，分别与上下方向和左右方向垂直。电源经六面顶铰链式液压机和合成辅件与石墨模具2连通，由于石墨模具2的电阻高，产生所需要的高温。
通过在叶腊石块1上开设容纳石墨模具2的方形通孔，在石墨模具2上开设聚晶成型槽3，聚晶成型槽3的长度方向与成型时石墨模具2的一部分受力方向垂直以及另一部分受力方向平行，且聚晶成型槽3的长度方向与聚晶成型槽3的槽深方向垂直，从而不仅提高了生产效率，还使得合成过程中每个聚晶成型槽3内金刚石混合粉料受力相同且收缩一致，避免了因压力不均等造成产品(即金刚石聚晶)的断裂或者性能不均一，显著提高产品合格率和性能均匀稳定性。
在生产较小尺寸的金刚石聚晶时，为了提高生产效率，聚晶成型槽3内放置有多层金刚石混合粉料，每层金刚石混合粉料用于制备一块金刚石聚晶，如此可制备多块金刚石聚晶，相邻两层金刚石混合粉料之间间隔有耐高温金属片4，例如钼片，钽片或铌片。在产品合成过程中，该耐高温金属片4不仅起到间隔作用，还起到连接作用，使多层金刚石混合粉料可以看做一个整体，从而可以减小长径比，减少了断裂的可能性。
为了便于组装和拆卸，石墨模具2具有依次叠置的上石墨片21、中石墨片22和下石墨片23。中石墨片22的数量为多个，每个中石墨片22开有呈通孔状的聚晶成型槽3，该聚晶成型槽3没有槽底，相邻两个中石墨片22的聚晶成型槽3上下对应相通，也就是说位于上方的中石墨片22的聚晶成型槽3与位于下方的中石墨片22的聚晶成型槽3形成一个贯通的聚晶成型槽3。每个中石墨片22的聚晶成型槽3放置的金刚石混合粉料形成一层金刚石混合混料，即中石墨片22的数量与金刚石混合粉料的层数相同。
为了进一步扩大生产效率，在石墨模具2上开有多个聚晶成型槽3，多个聚晶成型槽3相互平行设置，且相互之间留有间隔，优选地，等间隔分布。
在聚晶成型槽3的长度方向上，聚晶成型槽3的端面为弧面或平面，例如：聚晶成型槽3的一端面为弧面，另一端面可以为弧面，还可以为平面；聚晶成型槽3的一端面为平面，另一端可以为平面，还可以为弧面，使得本组装件可以根据实际金刚石聚晶的形状来确定聚晶成型槽3的形状，实现产品的多样化。
下面对该组装件的使用方法进行说明：首先，将混合均匀的金刚石混合粉料装入石墨模具2上的聚晶成型槽3内，若干片石墨模具2装好金刚石混合粉料后经过真空和还原及惰性气体保护处理；然后，将若干片石墨模具2按照聚晶成型槽3长度方向一致的方向置于叶腊石方块1中；最后，将整个组装件放置在六面顶铰链式液压机上进行高温高压合成。
以叶腊石块1边长为61mm，其方形通孔边长为30mm，石墨模具2边长30mm为例，可以生产出长径比最大为6，单个组装件单次最多合成28个长条金刚石聚晶，且不断裂的成品率在85％以上。
以上实施方案只是阐述了本实用新型的基本原理和特性，本实用新型不受上述方案限制，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还有各种变化和改变，这些变化和改变都落入要求保护的范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
设计图
相关信息详情
申请码:申请号:CN201920287281.1
申请日:2019-03-07
公开号:公开日:国家:CN
国家/省市:11(北京)
授权编号:CN209696849U
授权时间:20191129
主分类号:B01J3/06
专利分类号:B01J3/06;B30B11/04;B30B15/34;B30B15/00
范畴分类:23E;
申请人:北京安泰钢研超硬材料制品有限责任公司;安泰科技股份有限公司
第一申请人:北京安泰钢研超硬材料制品有限责任公司
申请人地址:102200 北京市昌平区创新路29号
发明人:孙延龙;刘一波;尹翔;徐燕军
第一发明人:孙延龙
当前权利人:北京安泰钢研超硬材料制品有限责任公司
代理人:刘春成
代理机构:11387
代理机构编号:北京五洲洋和知识产权代理事务所(普通合伙) 11387
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类型名称:外观设计