[发明专利]一种孕镶金刚石钻头及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种钻头及其制备方法，特别涉及一种孕镶金刚石钻头及其制备方法。

背景技术

金刚石钻头属一体式钻头，整个钻头没有活动的零部件，结构比较简单，具有高强 度、高耐磨和抗冲击等优点，同时其工作速度快、进尺多、寿命长、工作平稳、加工质 量好，还可以重复利用，能够大量节约加工成本。目前，金刚石钻头主要分为孕镶金刚 石钻头、钎焊金刚石钻头、电镀金刚石钻头三种类型；其中，钎焊金刚石钻头在加工高 硬度材料时磨损严重，工作寿命短；电镀金刚石钻头加工效率高，但制备成本也较高； 而孕镶金刚石钻头不仅加工质量好、制作成本低，而且能够降低加工材料的成本。

孕镶金刚石钻头的结构设计与制作工艺影响着钻头的加工性能。其中，结构设计的 关键因素主要包括工作层高度、壁厚以及水口数，工作层高度影响钻头加工时的稳定性 和工作寿命，壁厚影响钻头切削去除材料的效率，水口数影响加工时能否及时散热及排 屑；同样的，孕镶金刚石钻头制作方法也会影响钻头胎体的烧结成型性以及钻头的工作 寿命。

发明内容

发明目的：本发明的第一目的在于提供一种加工稳定性强、工作寿命长的孕镶金刚 石钻头，本发明的第二目的在于提供该孕镶金刚石钻头的制备方法。

技术方案：本发明所述的孕镶金刚石钻头，包括钻头工作端、位于钻头工作端尾部 的机床接口以及位于钻头工作端头部的水口，该钻头工作端的工作层高度为5.6～6.4mm， 壁厚为1.8～2.2mm。

通过控制孕镶金刚石钻头的工作层高度，保证钻头加工的稳定性的同时有效延长其 工作寿命；通过控制壁厚，可保证钻头钻削表面在获得一定压强的条件下提高切削去除 材料的效率。

较优的，水口为3个，间隔分布于钻头工作端头部。将水口数设计为3个，在保证 钻头稳定性的情况下是钻头兼具良好的散热排屑性能。

本发明所述的孕镶金刚石钻头的制备方法，包括如下步骤：

(1)根据待制备的孕镶金刚石钻头的工作层高度和壁厚，制备放置胎体的模具；

(2)根据加工对象配制胎体材料，并在其中加入金刚石，得到混合料；

(3)将混合料装入模具中烧结，当混合料烧结接近塑性状态时加压成型，得到金 刚石烧结体，保温1.8-2.4min后冷却至室温，其中，烧结温度为640～840℃，烧结压强 为14.5～14.9MPa；

(4)将制得的金刚石烧结体固定在金属基体上，得到孕镶金刚石钻头。

将烧结温度设置为640～840℃，可以使胎体材料粉末很好地熔合并合金化，确保形 成的胎体对金刚石良好的浸润及包镶能力，同时具备合适的耐磨性，而且，较低的烧结 温度可以减少高温对金刚石质量的损害；将烧结压强设置为14.5-14.9MPa，可以保证钻 头的胎体尺寸压到位，不会因为过大的压力使胎体材料流失，导致胎体尺寸过小；另外， 将保温时间设置为1.8-2.4min，有助于胎体合金化程度的提高，同时不会因为保温时间 过长损害金刚石质量。

具体的，当加工对象为石材时，步骤(3)中，控制烧结温度为740～840℃，烧结压 强为14.5～14.8MPa，保温时间为1.8～2.4min。

当加工对象为陶瓷时，步骤(3)中，控制烧结温度为640～740℃，烧结压强为 14.6～14.9MPa，保温时间为1.8～2.4min。

上述步骤(1)中，模具为石墨模具。

上述步骤(4)中，将制得的金刚石烧结体经钎焊固定在金属基体上。

有益效果：与现有技术相比，本发明的显著优点在于：(1)本发明将孕镶金刚石钻 头的工作层高度设计为5.6-6.4mm，既保证了钻头加工时的稳定性，又延长了其工作寿 命；壁厚设计为1.8-2.2mm，保证了钻头钻削表面在获得一定压强的条件下能够提高其 切削去除材料的效率；水口数设计为3个，可增加冷却液的流动性，更好的降低切削区 温度，也可有效带走磨屑，避免堵塞容屑空间；(2)本发明合理控制孕镶金刚石钻头的 制备工艺，针对不同类型的加工对象，控制烧结温度、烧结压强以及保温时间，使得胎 体的成型性好，且制得孕镶金刚石的工作寿命长。

附图说明

图1为孕镶金刚石钻头的结构示意图；

图2为实施例1制得的孕镶金刚石的钻头胎体的断面图；

图3为实施例1制得的孕镶金刚石钻头胎体的磨损形貌图；