[發明專利]多層出刃釬焊金剛石薄壁鉆頭及其制作方法

在審

• 申請號: 201510042790.4
• 申請日: 2015-01-28
• 公開（公告）號: CN104608062A
• 公開（公告）日: 2015-05-13
• 發明（設計）人: 陳濤
• 申請（專利權）人: 南京惠誠工具制造有限公司
• 主分類號: B24D7/18
• 分類號: B24D7/18;B24D18/00
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 李曉

1.一種多層出刃釬焊金剛石薄壁鉆頭，包括金剛石、合金焊料和金屬基體，其特征在于：所述金屬基體包括焊接端和鉆機連接端，所述焊接端的頂端具有端部凹槽，所述焊接端的周面上具有側周凹槽，所述金剛石通過合金焊料焊接于焊接端表面及端部凹槽和側周凹槽內，所述金屬基體內部填充有機高分子冷卻材料。

2.根據權利要求1所述的多層出刃釬焊金剛石薄壁鉆頭，其特征在于：所述端部凹槽是均勻分布的2~8個，形狀為矩形、梯形、楔形、三角形、半圓形中的一種或幾種的組合，所述端部凹槽的深度為0.5mm~5mm。

3.根據權利要求1所述的多層出刃釬焊金剛石薄壁鉆頭，其特征在于：所述側周凹槽是均勻分布的2~8個，截面形狀包括矩形、半圓形、梯形、三角形的一種或幾種的組合，所述側周凹槽的深度為0.3mm~2mm。

4.根據權利要求1所述的多層出刃釬焊金剛石薄壁鉆頭，其特征在于：所述端部凹槽的深度為排布于其中的金剛石磨料平均粒徑的3~5倍。

5.根據權利要求1所述的多層出刃釬焊金剛石薄壁鉆頭，其特征在于：所述有機高分子冷卻材料包括以下體積份數的組分：固態石蠟85-95份，阻流劑1-10份，纖維材料1-10份。

6.根據權利要求1所述的多層出刃釬焊金剛石薄壁鉆頭，其特征在于：所述鉆頭端面的動態有效磨粒數N=1~4顆

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式中：V_W進給速度，n鉆頭轉速，[a_g]單顆磨粒平均切削厚度的經驗數據。

7.根據權利要求1所述的多層出刃釬焊金剛石薄壁鉆頭，其特征在于：所述多層出刃釬焊金剛石薄壁鉆頭在鉆削過程中具有以下磨損特性：

（1）鉆削第一階段，鉆頭焊接端頂端表面焊接的金剛石起鉆進的主導作用，經歷初期磨損、穩定磨損、劇烈磨損三個過程，第一層釬焊金剛石失效，鉆頭壽命達到單層釬焊金剛石鉆頭相當水平；

（2）鉆削第二階段，該階段與步驟（1）中劇烈磨料過程同時發生，即焊接端的端部凹槽內第一層金剛石磨料出露并開始經歷初期磨損過程，從而保證該鉆削階段鉆頭鋒利度水平；

（3）鉆削第三階段，焊接端的端部凹槽內第一層金剛石磨料經歷穩定磨損過程，同時焊接端無金剛石磨料涂覆部分同步磨損；

（4）鉆削第四階段，焊接端的端部凹槽內第一層金剛石磨料經歷劇烈磨損過程，焊接端的端部凹槽內第二層金剛石磨料出露并開始經歷初期磨損過程，保證鉆削該階段鉆頭鋒利度水平；

（5）鉆削第三階段和第四階段循環，通過焊接端的端部凹槽的深度和金剛石磨料用量控制凹槽內金剛石層數，保證金剛石鉆頭超長使用壽命和鉆削過程穩定性。

8.根據權利要求7所述的多層出刃釬焊金剛石薄壁鉆頭，其特征在于：鉆削進入第二階段后，金屬基體與磨料層同步磨損；在鉆削所有階段內，側周凹槽起到排屑換熱作用，鉆頭內部填充的有機高分子冷卻材料在鉆削區溫度高于預定溫度通過液化和汽化的相變進行熱交換。

9.根據權利要求1所述的多層出刃釬焊金剛石薄壁鉆頭的制作方法，其特征在于包括以下步驟：

（1）將金屬基體進行去油、去毛刺、噴砂及焊接端表面毛糙化處理；

（2）在金屬基體焊接端的端部凹槽均勻涂覆壓敏膠并排布金剛石磨料；

（3）將壓敏膠與合金焊料按體積比1:1調成的膏狀并均勻涂覆于焊接端；

（4）在涂覆的膏狀合金焊料上均勻撒布一層金剛石磨料；

（5）待合金焊料經過充分風干硬化后送入真空爐內進行熱處理；

（6）熱處理過程結束后，將熔為液態的有機高分子冷卻材料灌入金屬基體內部的空腔中，待其冷卻固化后制作完成。

10.根據權利要求9所述的多層出刃釬焊金剛石薄壁鉆頭的制作方法，其特征在于：所述步驟（3）中所涂覆的膏狀合金焊料的厚度為其表面撒布金剛石磨料平均粒徑的1.5~3倍。