钎焊金刚石钻头模具尺寸设计.pdf

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1、探矿工程(岩土钻掘工程)2014年第41卷第10期钎焊金刚石钻头模具尺寸设计刘奉豹，宋文煜，l、'长根，高志俭(1．中国地质大学(北京)工程技术学院，北京100083；2．河南省地矿建设工程(集团)有限公司，河南郑州450007)摘要：勘探用金刚石钻头在钎焊烧结过程中，钻头芯模、外模和钢体的尺寸直接决定金刚石钻头的尺寸，对金刚石钻头的使用性能影响很大，而现有的文献中对于模具尺寸设计的研究稍显不全面。对钻头钎焊烧结过程的热涨与冷缩过程进行深入分析研究，提出了更直观的模具计算公式和防止涨模的措施。关键词：钎焊金刚石钻头；模具尺寸；涨模中图分类号：P6

2、34．4文献标识码：A文章编号：1672—7428(2014)10—0064—03DesignforMouldDimensionsofBrazedDiamondBit／LIUFeng—bao，SONGWen—yu，BUChang—gen，GAOZhi—jian(1．SchoolofEngineeringandTechnology，ChinaUniversityofGeosciences，Beijing100083，China；2．HenanGeo—logicalMiningConstructionEngineering(group)Co．，Ltd

3、．，ZhengzhouHenan450007，China)Abstract：Inthebrazing—sinteringprocessoftheexplorationdiamondbit，thedimensionsofthecoremould，outermouldandthesteelbodydirectlydeterminethatofthediamondbitandhaveagreatinfluenceontheuseperformanceofdiamondbit，whilethestudyonthemoulddimensiondesigni

4、snotcomprehensiveintheexistingliterature．Bythedetailedresearchonheatingandcoolingprocessinthebitbrazing—sintering，asetofmoreintuitivecalculationformulaeofmoulddimensiondesignandthemethodstopreventmouldfromexpandingcrackarebuihup．Keywords：brazeddiamondbit；moulddimension；mouldc

5、rack0引言分析钎焊金刚石钎焊烧结过程，钻头胎体与模近年来，随着我国工业发展步伐的加快，金刚石具从钎焊高温冷却至常温的降温过程中，模具与钻钻头在地质、石油、建筑等行业发挥着越来越重要的头胎体的尺寸是变化的，见图l。作用。钎焊金刚石钻头以其粘结强度高、切削速度快、金刚石出刃高、使用寿命较长等优点，受到越来越多的关注。钎焊金刚石钻头的生产工艺正在逐步的完善过)常温下门由尺寸胎体温度变形程中，生产过程仍然会出现一些问题，由于钎焊工艺．：皮变形过程温度较高(970～1050℃)，钎焊中各个组件的热膨胀系数差别较大，稍有不慎就会出现涨模现象。lRt,而且

6、模具的尺寸直接决定钎焊金刚石钻头的尺寸，要获得预期的钻头尺寸，模具的尺寸设计非常重要。)常温F变形协调尺寸芯模应力变形量因此，找到一种行之有效的关于模具和钢体尺寸的．堕堡生形量设计计算方法，对改善钎焊金刚石钻头的钎焊工艺非常重要⋯。图1钻头胎体与模具之间关系1模具的尺寸设计对于模具的尺寸设计方法，前人有过一些研究，如图1中所示，(a)、(b)、(C)分别指胎体与模大致可以归纳为两套公式体系，都有不尽完善之处。具的3种接触状态：(a)为高温时，胎体钎料分别和下面对他们进行对比分析。芯模、外模处于自由接触，胎体成型尺寸由此时自由收稿日期：2014—0

7、3—10基金项目：中国地质调查局地质大调查项目“长寿命钎焊金刚石钻头的研发”(12120113096600)作者简介：刘奉豹(1988一)，男(汉族)，山东人，中国地质大学(北京)硕士研究生在读，机械工程专业，北京市海淀区学院路29号liufengbaoO07@163．tom。2014年第41卷第10期探矿工程(岩土钻掘工程)65状态尺寸决定；随着冷却至常温，到达(c)状态，由外径收缩量偏小，常温下钻头与芯模产生挤压应力，于胎体与石墨的物性参数相差较大，此时钻头胎体因此存在应力引起的变形，按照式(3A)计算胎体内与芯模互相挤压而与外模分离；(b)

8、为脱模后各自径尺寸会偏大，说明式(4)是明显不合理的。在常温下的自由状态，此时的钻头胎体尺寸正是所与袁公昱的结果不同，方啸虎等人．5也提