陶瓷粉在胎体PDC钻头模具成型工艺中的应用

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1、陶瓷粉在胎体PDC钻头模具成型工艺中的应用巫刚大庆钻技一公司钻头厂2011.11陶瓷粉在胎体PDC钻头模具成型工艺中的应用巫刚大庆钻探工程公司钻技一公司钻头厂摘要：针对胎体PDC钻头模具成型困难、生产效率低的问题，研制出一种使用陶瓷粉制造的模具。其要点在于使用陶瓷粉制作模具的工艺来代替覆模砂模具成型工艺。结果表明，使用这种方法制造钻头模具，能简化工序，提高生产效率，制造的钻头外观精美，表面光洁度高，致密性好。关键词：胎体PDC钻头陶瓷粉模具1•概述目前，国内胎体PDC钻头生产普遍采用烧结的方法制造钻头体，然后将PDC切削齿镶焊在钻头体上。用

2、这种方法制造钻头体，其冠部形状是由模具成型工艺來实现的。因此，钻头体的冠部形状和尺寸完全取决于模具。由于钻头类型多，规格不一，其冠部结构和尺寸多变，且切削齿即使按一定的方式布置在钻头体表面上，其规格和安装方位角度也不尽相同，因而所需的模具也就千变万化,这给模具成型带來很大闲难。特别是批量生产，模具成型质量和效率是制约烧结式PDC钻头推广和发展的主要因素。传统的模具成型工艺是覆模砂模具成型工艺，使用覆模砂模具成型工艺制作模具，工艺复杂，生产效率低，烧结的钻头表面光洁度不好，致密性不好。基于以上原因，本文探讨了利用陶瓷粉模具成型技术來实现胎体P

3、DC钻头模具快速成型的新工艺。2.模具成型2.1橡胶阳模成型利用橡胶材料固化前的流动性和固化后的柔韧性，将橡胶料灌注到模具型腔中进行定型，固化后即可得到橡胶模。通过比较市场上不同的橡胶材料，优选出双组分有机硅橡胶作为制作橡胶模的原材料。它有复制精确、稳定性好、扩张强度大、收缩小、仿真性强、耐老化、对基础模具无腐蚀等优点。固化后，硅橡胶模具能够准确复制；脱模时无破损、不开裂、不粘连，能确保模具安全。橡胶模制作的工艺流程是：（1）将模具内表面及阳模钢芯表面均匀的喷上一层自喷漆，待漆干后将钢芯找正后装入装入已修整好的模具中。安装时应尽可能使钢芯爪

4、位与模具保径面对中，并用定位销将其固定。（2）将液体硅橡胶与固化剂按说明书要求进行配比后，并用搅拌器搅拌均匀，放入真空泵进行抽真空处理，直至胶液内无气泡溢出。（3）将处理好的胶液注入石墨模具内，并用振动台振动至胶液内无气泡溢出。注意由胶液混合至浇注完成应在1小时内完成，以免胶液固化而影响浇注质量。（4）将浇注完的模具在室温下固化72小时以上，待胶液完全固化后，首先用起模工具将阳模钢芯从模具屮起出，再将橡胶模具从石墨模具屮起出。（5）对橡胶阳模进行修整，去掉多余的橡胶，再将其放入40°C的烘箱中固化2小时，取出后将模具表血喷上自喷漆后放置待用

5、，橡胶阳模成型（见图1）。定位销2.2陶瓷模具成型陶瓷粉是多元组分的粉状物，加入一定量的水充分搅拌，成为浆液，在未凝固前有较好的流动性，经过约20〜30分钟后凝固为具有一定强度的固体，烘干后强度进一步提高，在室温和高温下都具有合理的强度且缩水率小。利用陶瓷粉的这个特性与橡胶阳模配合使用，实现钻头的母模造型。陶瓷模的制作步骤为(见图2)：钢芯硅橡胶陶瓷粉液母模图2陶瓷模成型示意图(1)将保径环放入石墨模具内，并用固定环固定，安装固定吋要有一定的张紧度，使保径环与模具接触紧密。(2)清理阳模钢芯表面并均匀喷上一层自喷漆。待漆干后将阳模钢芯安装到

6、橡胶阳模内。安装吋注意阳模钢芯与橡胶阳模的相对位置，保证两者之间结合紧密。(3)将阳模装卡在扶正圈上并找正，再将石墨水眼套装在阳模喷嘴棒上。通过保径环装入石墨模具内，并通过卡具将装配后的模具固定。(4)在保持室温18〜20°C、湿度60〜70%的前提下，每千克陶瓷粉加水200〜300毫升，快速机械搅拌1分钟左右。当环境温度变化较大吋，如低于10°C或高于23°C吋，应采取相应的温水升温或冰水降温措施，以保证操作顺利进行。(5)将搅拌后的陶瓷粉液放入真空泵中进行抽真空处理，以去除液体中的气泡，时间在1分钟左右。(6)除气后，陶瓷粉液呈糊状，流

7、动性较好，此时快速将其注入石墨模具内。此处需要注意的是，从加水搅拌到注入模具的时间应控制在3〜4分钟以内，以防止其固化。(1)用手触摸石墨模具会发现温度逐渐升高，当温度开始下降时，表示陶瓷粉液体己经固化，稍停即可起模，此处需用时20〜30分钟。(2)用起模工具将钢芯取出，再将橡胶阳模取出，钻头模具成型。批量生产钻头时，只需重复陶瓷模具的制造。2.3实施效果陶瓷粉模具成型工艺与覆模砂模具成型工艺大致相同，这样就不会因材料的改变而改变工艺。陶瓷粉具有以下优点：好的流动性，容易充满复杂的模具型腔；固化后有良好的仿真性；良好的脱模效果；良好的强度和

8、适当的硬度；耐高温，缩水率小；经久耐用，长期使用不老化；使用覆模砂模具成型工艺复杂，使用陶瓷粉模具成型工艺能大大简化工艺步骤；烧结出的钻头外观精美，表面光洁度高，致密性好。3结论