热等静压(HIP)技术在超硬工具制造中的应用.pdf
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1、 2 0 0 7年 8月 总第 1 6 0期第 4期 金刚石与磨料磨具工程 Di a mo nd& Ab r a si v e s En g i ne e rin g Au g 2 0 0 7 S e r i a 1 1 6 0 N o 4 文章编号: 1 0 0 6 8 5 2 X ( 2 0 0 7 ) 0 4 0 0 3 8 0 3 热等静压 ( H口) 技术在超硬工具制造 中的应用 刘谷成 姜荣超 雷雨 ( 1 长沙矿山研究院 长沙 4 1 0 0 1 1 ; 2 湖南新途金刚石有限公司 长沙 4 1 0 0 1 1 ) 摘要本文简介了热等静压( H I P H o t I s o s
2、 t a i c P r e s s i n g ) 的基本原理与 H I P压机的基本构造, 阐述了将热等静压技 术用于硬质合金钎头与金刚石串珠生产的优越性, 介绍了国外金刚石串珠生产中采用 H I P技术的效果。H I P技术有利 于提高硬质合金的密度、 抗弯强度 、 耐磨性与钎头使用寿命。用于金刚石串珠生产有助于串珠胎体致密化, 提高胎体对 金刚石的把持力 、 串珠环对钢体的夹持力及串珠使用寿命。 关键词热等静压; 硬质合金钎头; 金刚石串珠 中图分类号T G 7 4 文献标识码A App l i c a t i o n o f h o t i s o s t a t i c p r e
3、 s s i n g i n s up e r h a r d t o o l s ma n u f a c t ur e L i u Gu c h e n g J i a n g Ro n g c h a o L e i Yu ( 1 C h a n g s h a I n s t i t u t e o fMi n i n g R e s e a r c h , C h a n g s h a 4 1 0 0 1 1 , C h i n a ) ( 2 H u nan X i n t u Dia m o n d C o , L t d C h a n g s h a , 4 1 0 0 1
4、 1 , C h i na ) Ab s t r a c t P ri n c i p l e o f H I P ( H o t I s o s t a t i c P r e s s i n g )a n d b asi c s t r u c t u r e o f h o t i s o s t a t i c p r e s s a r e p r e s e n t e d T h e a d v a n t a g e s o f HI P i n t h e ma n u f a c t u r e o f t u n g s t e n c a r b i d e d ri
5、l l b i t s a n d d i a mo n d w i r e b e a d s we r e d e s c ri b e d Re s u l t o f t e s t wi t h t u n g s t e n c a r b i d e dril l b i t s a nd e f f e c t o f t e s t wi t h d i am o n d b e a d s us i n g HI P t e c h no l o g y we r e p r e s e n t e d I t i s us e f u l o f HI P t o i n
6、c r e a s e t h e de ns i t y, b e n d s t r e n g t h, we ar r e s i s t a n c e a n d l i f e s p an o f d r i l l b i t Ap p l i c a t i o n o f HI P i n t h e ma n u f a c t u r e o f d i am o n d be a d s wi l l r e mark a b l y i mp r o v e the d e n s i t y o f b e a d s , r e t e n t i o n o
7、 f d i a mo n d i n b o n d ma t ri x an d g r i p p i n g o f d i a mo n d ri n g w i t h s t e e l c o r e Ke y wo r d s h o t i s o s t a t i c p r e s s i n g ;t u n g s t e n c arb i d e d ri l l b i t s ;d i a mo n d b e a d s 0 前言 热等静压技术 ( H I P H 0 t I s o s t a t i c P r e s s i n g ) 研 究是
8、1 9 5 5年由美国巴特尔 一哥伦布研究所为研制核 反应堆材料而开展 的。1 9 6 3年该技术传人欧洲 , 瑞典 A S E A公 司用预应力钢丝缠绕结构制造高压容器 , 其 结构紧凑 , 安全可靠 , 奠定 了 H I P技术大力发展的坚实 基础。1 9 6 7年肯纳金属公 司安装 了第一台加热腔体 为 2 7 7 X 1 2 7 0 m m, 温度可达 1 5 0 0 o C, 压力可达 1 4 0 0 k g c m 的热等静压机 , 率先把热等静压技术成功地用 于硬质合金生产。1 9 6 6年一台三热壁式螺旋压 紧的 H I P试验装置在我 国问世 , 内部工作 空间为 5 m m
9、, 工作温度 8 5 0 o C, 压力 9 8 M P a , 安装在沈阳金属所 , 用 于核材料的热扩散连接和开发新的稀有金属材料 , 这 是 H I P技术在我 国的首次应用研 究。1 9 7 7年北 京钢 铁研究院研制了预应变钢丝缠绕式小型 、 中型压机投 入使用。接着宁夏有色金属研究所引进一台冷热两用 Q I C H 8 0 6 3 H I P装置 , 成 功用于核反应堆 所属铍材 的 开发与生产 。1 9 8 3年江汉钻头厂引进美国 A E公司螺 纹式结构 HI P压机用于油田用硬质合金齿 的处理与批 量生产。目前热等静压技术 已广 泛用于核材料 , 航空 航天材料 , 硬质合金,
10、 高温合金与陶瓷材料等领域 , 是 研制与处理材料 , 提高材料性能 的一种先进生产工艺 与手段 。本文针对 HI P技术在超硬工具 ( 金刚石 绳锯 ) 中的应用做一简介。 1 热等静压的原理与设备 热等静压法( H I P ) 是一种以氮、 氩气等惰性气体为 传压介质 , 通常在 9 0 0 2 0 0 0 o C温度和 1 0 0 2 0 0 M P a 压 力共同作用下, 对制品进行压制烧结处理的技术。 热等静压设备 的基本结构见图 1 , 它 由钢丝缠绕 工作缸 , 组合式缠绕机架 , 上下端盖 , 隔热装置 , 加热元 维普资讯 http:/ 第 4期 刘谷成等: 热等静压( H
11、I P ) 技术在超硬工具制造中的应用 3 9 件 , 测温热 电偶 , 加压管道和压力( 加热) 室等构成 。 钢丝缠绕 轭机槊 上端盖 压力容器 钢丝缠绕 下端盖 压力管道 绝缘机构 加热元件 热电偶 图 1 热等 静压机结构示意 图 我 国北京钢铁研究院实现生产 S I P系列和中国航 空工业川西机器厂生产 R D J 系列热等静压机, 有关立 式热等静压机的基本性能见下表 1 。 2 热等静压技术在金刚石绳锯上的应用 金刚石绳锯在国外大理石、 花岗岩、 混凝土建筑工程 中已获得广泛应用。在我 国金刚石绳锯和金刚石绳锯机 已能批量生产, 金刚石绳锯在大理石与花岗岩开采与板 材加工中也已获
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- 静压 HIP 技术 工具 制造 中的 应用
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