一種用于合成聚晶復合片的組裝件的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及超硬材料制造技術領域，特別涉及一種用于合成聚晶復合片的組裝件。
【背景技術】
[0002]聚晶金剛石復合材料既具有金剛石的耐磨性和強度又具有硬質合金基體材料的韌性和可焊接性，是一種優異的切削與耐磨材料，廣泛的應用于石油與地質鉆探、機械加工刀具、修正工具等領域。
[0003]采用靜態高溫高壓法合成聚晶金剛石復合材料，合成溫度1450_1500°C，壓力在6GPa左右，合成時間一般為幾分鐘，溫度場的均勾性和合理的梯度分布決定著聚晶金剛石復合材料的質量及其穩定性。合成設備多數為六面頂壓機，國外有部分使用兩面頂壓機合成復合片，但這種設備價格高、維修維護困難，國內絕大部分是用六面頂壓機高溫高壓進行合成。其合成塊的組裝結構、加熱方式決定合成腔體內的溫度場分布，因此合成腔體的組裝結構、材料和加熱方式對復合片產品的質量和穩定性有著關鍵性的影響。據文獻資料報道，六面頂壓機合成聚晶金剛石復合材料一般采用金剛石合成的相似組裝結構，有合成腔外圍管壁發熱的間接加熱方式和復合片直接參與導電的直接加熱方式。發熱管間接加熱方式，由管壁輻射熱量使管內腔體升溫，在徑向方向存在較大的溫度梯度，尤其是聚晶復合材料直徑尺寸較大的產品，使得聚晶層中心部位與邊緣部位燒結程度不一致，一次合成多片聚晶復合片時，質量穩定性不好。直接加熱方式則對復合片組裝各部件材料的一致性均勻性比較敏感，同樣存在合成質量和穩定性較差的問題。
【實用新型內容】
[0004]本實用新型的目的在于提供一種用于合成聚晶復合片的組裝件，該組裝件可以解決現有聚晶金剛石復合材料合成過程中加熱不均勻、溫度梯度較大而影響產品質量和性能的問題。
[0005]為了解決上述技術問題，本實用新型采用如下技術方案:
[0006]—種用于合成聚晶復合片的組裝件，包括:兩個或多個聚晶復合片合成腔體、套設于所述聚晶復合片合成腔體外側的通電發熱裝置、以及套設于所述通電發熱裝置外側的密封傳壓介質;其中:
[0007]所述聚晶復合片合成腔體包括:
[0008]保溫傳壓介質，為具有圓柱狀中空腔的方塊(立方體或長方體)形介質；
[0009]絕緣屏蔽介質，套設于所述聚晶復合片坯料的周側和兩端;所述保溫傳壓介質的圓柱狀中空腔的內壁套設有所述絕緣屏蔽介質；
[0010]所述通電發熱裝置包括:
[0011]兩片導電片，對稱地覆蓋于由兩個或多個并排設置的所述聚晶復合片合成腔體形成的上下表面；
[0012]兩個導電鋼帽，對稱蓋設于兩片所述導電片的中央；
[0013]至少一片發熱體，為矩形平板狀，豎直地設置于兩片所述導電片之間，各個所述發熱體的上下兩端面分別與兩片所述導電片的表面接觸且豎直地位于兩個或多個并排設置的所述聚晶復合片合成腔體之間和/或兩端；
[0014]所述密封傳壓介質，由一個具有方形中空腔的立方體和兩個套設于所述立方體的方形中空腔上下兩端的具有圓形通孔的方形塊(包括立方體塊或長方體塊)組成；其中，所述通電發熱裝置套設于所述密封傳壓介質的立方體的方形中空腔的中間部位；
[0015]所述密封傳壓介質的兩個方形塊的帶有圓形通孔的一面分別蓋設于兩片所述導電片的表面上且使兩個所述導電鋼帽分別套設于兩個所述密封傳壓介質的方形塊的圓形通孔中，從而將所述密封傳壓介質的立方體的方形中空腔的兩端密封。
[0016]上述用于合成聚晶復合片的組裝件中，作為一種優選實施方式，所述密封傳壓介質的材質為葉臘石。
[0017]上述用于合成聚晶復合片的組裝件中，作為一種優選實施方式，所述導電鋼帽由導電鋼碗和設置于所述鋼碗內的絕緣保溫填芯組成;所述導電片的材質為石墨片、鋼片、鈦片或鉬片。
[0018]上述用于合成聚晶復合片的組裝件中，所述保溫傳壓介質材質為具有傳壓、保溫、絕緣性能的材料;作為一種優選實施方式，所述保溫傳壓介質材質為氧化鎂、白云石或氧化鋯。
[0019]上述用于合成聚晶復合片的組裝件中，作為一種優選實施方式，所述絕緣屏蔽介質為杯狀或管狀、以及片狀，優選為鹽杯或鹽管、鹽片，更優選地，所述鹽片的材質為氯化鈉。
[0020]上述用于合成聚晶復合片的組裝件中，作為一種優選實施方式，所述發熱體的數量為1-5片，所述發熱體厚度和材質可以相同也可以不同，材質通常為耐高溫高壓的高電阻發熱材料;優選地，所述發熱體的材質為石墨、電熱合金等。
[0021]上述用于合成聚晶復合片的組裝件中，作為一種優選實施方式，所述保溫傳壓介質的具有圓柱形中空腔的端面與所述發熱體的板面(表面)接觸。
[0022]本實用新型產生有益效果是:
[0023]I)本實用新型提出了一種平面式加熱結構可以通過發熱片材質和厚度變化設計合成腔的溫度場分布狀態，用于聚晶復合材料合成。
[0024]2)本實用新型用于聚晶復合材料合成時，平面熱源對合成腔體進行平面式熱輻射，使得聚晶層和硬質合金基體結合界面溫度一致性好，界面組織性能均勻，抗沖擊韌性和耐磨性均比現有市面同等產品提高30%以上;多個復合材料合成腔的發熱體對稱設計可以使得聚晶復合片產品質量的穩定好，產品的合格率提高20%以上。
[0025]3)本實用新型可以提高聚晶復合材料的產品質量及穩定性。隨著產品直徑的擴大和原料粉末粒度的細化，合成腔體溫場保持均勻更加困難，本實用新型優勢在于減小因合成腔體內尺寸擴大而引起的溫度梯度。因此，尤其適合直徑不小于13mm(比如直徑為14mm、16mm、19mm、22mm、25mm)、原料粉末粒度小于2(^111(比如粒度為34111、54111、84111、1(^111、124111、154m、19μπι)的聚晶復合材料的合成。
【附圖說明】
[0026]圖1為三平面加熱方式的聚晶復合片坯料和組裝件構成的合成塊的剖視圖；
[0027]圖2為三平面加熱方式的電路示意圖；
[0028]圖中，1-密封傳壓介質；2-導電鋼帽；3-導電片;4-平面發熱體;5-保溫傳壓介質；6-聚晶復合片坯料;7-絕緣屏蔽介質。
【具體實施方式】
[0029]下面結合附圖和具體實施例，對本實用新型的【具體實施方式】做進一步詳細說明。
[0030]如圖1、圖2所示的一種用于合成聚晶復合片的組裝件，包括:兩個或多個聚晶復合片合成腔體、套設于聚晶復合片合成腔體外側的通電發熱裝置、以及套設于通電發熱裝置外側的密封傳壓介質。下面一一對其進行說明。
[0031]聚晶復合片合成腔體，包括:
[0032]保溫傳壓介質5，其為中央具有圓柱狀中空腔的方塊(立方體或長方體)形介質;材質應為具有傳壓、保溫、絕緣性能的材料;所述保溫傳壓介質5的材質優選為氧化鎂、白云石或氧化鋯。該保溫傳壓介質5的圓柱狀中空腔的大小與外表面包覆有絕緣屏蔽介質7的聚晶復合片坯料的尺寸相匹配，這樣，可以保證保溫傳壓介質5的內腔被填充滿，避免在使用六面頂壓機時受力不均或整個合成塊或組裝件破裂。
[0033]絕緣屏蔽介質7，套設于聚晶復合片坯料的周側和兩端;保溫傳壓介質5的圓柱狀中空腔的內壁套設有絕緣屏蔽介質7;絕緣屏蔽介質7的形狀為利于套設于聚晶復合片坯料的周側的杯狀或管狀、以及利于蓋設于聚晶復合片坯料的兩端面的片狀，優選為鹽杯或鹽管、鹽片，更優選地，所述鹽片的材質為氯化鈉。保溫傳壓介質5的圓柱狀中空腔內套設絕緣屏蔽介質7后的空間即為聚晶復合片坯料的放置空間6，聚晶復合片坯料的放置空間6的尺寸可以通過調整絕緣屏蔽介質7的尺寸來調節。當需要聚晶復合片坯料的放置空間6大些時，可以適當降低絕緣屏蔽介質7的厚度。
[0034]兩個或多個聚晶復合片合成腔體并排設置，而且保溫傳壓介質5的中空腔均為水平設置，以保證放置于保溫傳壓介質5左右兩側的發熱體可以將熱量傳至位于保溫傳壓介質5的中空腔內的聚晶復合片坯料。即保溫傳壓介質5的具有圓柱形中空腔的端面與發熱體4的板面(表面)接觸。聚晶復合片合成腔體的個數優選為2-4。
[0035]通電發熱裝置包括:
[0036]兩片導電片3，對稱地覆蓋于兩個或多個并排設置的所述聚晶復合片合成腔體的上下兩端面；即導電片3的尺寸與兩個或多個并排設置的所述聚晶復合片合成腔體的上表面或下表面的總尺寸相匹配，導電片3恰好可以覆蓋到兩個或多個并排設置的所述聚晶復合片合成腔體的上方整個外表面上和下方整個外表面上。導電片3的材質可以為石墨片，或者是石墨片與(鋼片、鈦片、鉬片三者其中之一的組合。本實用新型導電片的設置方式可以減少接觸電阻，更加安全的保護鋼碗，防止鋼碗被燒蝕。
[0037]兩個導電鋼帽2，上下對稱蓋設于兩片導電片3的中央;導電鋼帽2由導電鋼帽和設置于所述鋼帽內的絕緣保溫填芯組成；絕緣保溫填芯可以是葉臘石或白云石。兩個導電鋼帽的大小需與方形塊密封傳壓介質的圓形通孔相匹配，以便于將導電鋼帽套設于密封傳壓介質的方形塊的圓形通孔內。
[0038]至少一片發熱體4，為矩形平板狀，豎直地設置于兩片導電片3之間，各個發熱體4的上下兩端面分別與兩片導電片3的表面接觸，以實現導電，且所述發熱體(4)豎直地位于兩個或多個并排設置的聚晶復合片合成腔體之間和/或兩端;發熱體4的數量可以根據需要進行調整，優選為1-5片，更優選，當聚晶復合片合成腔體為兩個時，發熱體4設置于二者之間和兩端，以保證合成腔內熱量在短時間達到均勻一致，本實用新型在每個聚晶復合片合成腔體的帶有中空腔的側面均設置平板狀發熱體，可以很好地保證腔室內的溫度均勻，由此不必特別限制聚晶復合片坯料中金剛石層或硬質合金層在腔室內的位置，便于合成塊的組裝。發熱體4厚度和材質可以相同也可以不同，通過發熱體材質和厚度變化可以設計合成腔的溫度場分布狀態，材質通常為耐高溫高壓的高電阻發熱材料;優選地，所述發熱體的材質為石墨、電熱合金等。當聚晶復合片合成腔體為三個時，發熱體4設置于每個合成腔體之間和并排設置的三個聚晶復合片合成腔體的兩端，位于兩端的