1、LOGO课程设计名称：课程设计名称：超硬材料制造超硬材料制造专业班级：材料1302班 姓名：姓名：付朝拓付朝拓学号：学号：201326010224指导老师：指导老师：王海阔王海阔课程设计时间课程设计时间：3/143/20 超硬材料制造河 南 工 业 大 学题目：19.058.002.00石油钻头用复合片设计Contents过程及收获总结过程及收获总结金刚石复合片规格及标记的确定金刚石复合片规格及标记的确定摘要及引言摘要及引言金刚石复合片合成机理与制备过程金刚石复合片合成机理与制备过程金刚石复合片性能检测与分析金刚石复合片性能检测与分析摘要摘要v本课程设计根据课程设计任务书的要求，通过阅读相关文
2、献，确定了产品的形状代号、规格尺寸，并介绍了产品的生产设备，生产工艺，质量检测等。 形状代号：R（圆形）； 规格尺寸：1908（D=19.05，H=8.00，t=2.00）； 生产设备：68MN铰链式六面顶压机； 生产工艺：高温高压合成； 质量检测：耐磨性，热稳定性，抗冲击性，超声波检测。引言引言国内国内 六十年代，中国科学院物理研究所研制成功 Ti-Si-B 系烧结PCD 后来第六砂轮厂、石油大学、郑州三磨所等对传统的 PDC 所产生的问题进行了改进和研究，提高了钻头的使用寿命。PDC的的研究现状研究现状国外国外七十年代初期，美国 GE公司首次实现了PDC的商品化生产 。 八十年代后，元素六
3、公司也推出了PDC 产品Syndrill，同时日本住友公司、前苏联、瑞典也相继推出了类似的产品。引言引言PDC 的 应 用汽车制造木工刀具航空航天地质勘探石油、天然气建材加工PDC刀具刀具PDC钻头钻头引言引言1a.产品系列化 目前 PDC产品已经定型,国内外众多厂家都有自己的系列产品 ,而且产品的规格和品种进一步完善 ,性能进一步提高,价格进一步降低 ,应用场合越来越广泛。2b.尺寸大型化 上世纪 70 年代 PDC的最大直径为十几毫米, 80年代以来 , 为满足大型加工工具和石油钻头的需要, 国外非常重视大块PDC材料的生产。3 c.形状结构多样化 过去的 PDC产品只限于片状和圆柱状 ,
4、 由于尺寸大型化和加工技术如电火花 、激光切割加工技术提高 ,三角形、人字形、山墙形以及其它各种坯料增多 。形状结构多样化渐成趋势。PDC 的的 发发 展展 趋趋 势势金刚石复合片规格及标记的确定金刚石复合片规格及标记的确定产品用途：石油钻头产品尺寸：D=19.05,H=8.00,t=2.00产品形状：圆形行业标准：JBT 10041-2008高温高压设备的选择2温度和压力的标定3高压腔与合成块边长确定4产品的制备5PDC合成理论基础1 金刚石复合片合成机理与制备过程金刚石复合片合成机理与制备过程PDC合成理论基础合成理论基础v PDC的烧结属于HTHP烧结,烧结设备通常采用两面顶或六面顶型超
5、高压液压机。v 由于PDC的烧结又属液相烧结,因此它的烧结温度与烧结压力必须使金刚石处于热力学稳定区,合成压力的最低值应高于合成温度相对应的平衡压力,以防止金刚石的石墨化。PDC合成理论基础合成理论基础v 一般认为,合成压力越高,越有利于提高产品的致密度及耐磨性,但过高的压力将使硬质合金顶锤的使用寿命降低,从而增加生产成本。v 同时烧结温度要稍高于硬质合金熔融温度,必须超过金刚石层与硬质合金层的共晶温度50100。PDC的烧结压力般为5.56.0,烧结温度为14501700。高温高压设备的选择高温高压设备的选择Phase 1Phase 2Phase 3合成后的合成后的金刚石复金刚石复合片形状合
6、片形状不规则，不规则，需要精加需要精加工使其符工使其符合尺寸要合尺寸要求。求。金刚石复合金刚石复合片的合成与片的合成与金刚石微粉金刚石微粉的合成有一的合成有一定的相似，定的相似，故可参考六故可参考六面顶压机吨面顶压机吨位与合成棒位与合成棒直径参照表直径参照表。金刚石微金刚石微粉层合成过粉层合成过程中线收缩程中线收缩率为率为5%，体收缩率为体收缩率为15%。高温高压设高温高压设备备:68MN铰链式六面顶压机；缸径：缸径：320mm320mm六面顶压机吨位与合成棒直径参照表六面顶压机吨位与合成棒直径参照表压机额定吨位MN压缸直径mm合成棒直径mm66270290161868300320202361
7、036025286124004203035616450460354062050051040456245505604550温度和压力的标定温度和压力的标定温度标定：温度标定： 压力的标定是找到电路控制系统中的液压机提供的压力和顶锤施加于样品腔体的压力互相发生的联系。压力的标定方法很多，例如：红宝石压力标定、石英压力标定，采用金属或者矿物状态方程进行压力标定等。温度和压力的标定压力标定压力标定温度的校定和压力的校定有类似的地方，都是寻找两种参数之间的一种关系，达到控制腔体内温度的目的。在这里实验用的加热工具是石炉，外部控制温度的参数是功率，因此温度的校定首先是寻找腔体内部样品受到的温度和加热功率之
8、间的关系。 高压腔与合成块边长确定高压腔与合成块边长确定Text= 设计压力：设计压力：800ta=27.5mmb=11mm05 .41c=49.3mmEc=29.4mm高压腔与合成块边长确定高压腔与合成块边长确定v mml370v 综上：由a=27.5可得 。 合成块的体积为?330065.50cmlVv 产品的制备产品的制备PDC制造工艺简介制造工艺简介产品的制备产品的制备实验原料及前期处理实验原料及前期处理产品的制备产品的制备合成块的组装合成块的组装产品的制备产品的制备合成工艺和样品后处理合成工艺和样品后处理TEXTTEXTTEXTTEXT金刚石复合片性能检测与分析金刚石复合片性能检测与
9、分析相对耐磨性性能测试2抗冲击性性能测试3耐热性性能测试4界面结合处的超声波检测5测试样品的准备1金刚石复合片性能检测与分析金刚石复合片性能检测与分析v 由于PDC在实际使用过程中主要是以耐磨性、耐热性与抗冲击性作为衡量其质量好坏的主要指标，所以大量科研机构及相关公司主要是从这三个方面入手,寻求更好和更精确的检测方法。但由于这个产业自身的特点及国内外大公司的技术保密,到目前为止,还没有一个统一的标准及规定。 v 还有PDC中金刚石层与硬质合金衬底界面的结合好坏，直接影响到PDC的使用性能，所以也需要进行PDC界面结合整体性的超声波检测。测试样品的准备测试样品的准备TextTextText 相对相对耐磨性性能测试耐磨性性能测试抗冲击性性能测试抗冲击性性能测试耐热性性能测试耐热性性能测试界面结合处的超声波检测界面结合处的超声波检测LOGO河河 南南 工工 业业 大大 学学 超硬材料制造
