[發明專利]耳片狀外框鉸鏈支撐梁框架超高壓預應力年輪模具

在審

• 申請號: 201610805446.0
• 申請日: 2016-09-07
• 公開（公告）號: CN107790068A
• 公開（公告）日: 2018-03-13
• 發明（設計）人: 趙琳益
• 申請（專利權）人: 趙琳益
• 主分類號: B01J3/06
• 分類號: B01J3/06
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于人工合成超硬材料生產設備制造技術領域，特別涉及人工合成金剛石及其超硬材料所需的超高壓預應力年輪模具及雙壓源兩面頂金剛石液壓機裝備技術。

背景技術

將石墨和金屬觸媒材料按一定比例混合均勻并壓制成一定規格的芯柱，將芯柱組裝于一個葉蠟石傳壓介質容器中心腔體內，然后將裝有芯柱的葉蠟石傳壓介質組裝體置于專用的超高壓預應力年輪模具反應腔體內。利用合成金剛石專用液壓機對超高壓預應力年輪模具反應腔體內芯柱試樣施壓，當液壓機達到設定的壓力值開始對傳壓組裝塊內的試樣通電加熱。在特定的超高壓、高溫工藝條件下，組裝塊內的試樣材料發生反應，最終實現金剛石成核、長大生產過程。在金剛石合成整個生產過程中，一個能實現并維持超高壓、高溫環境的超高壓預應力年輪模具是必須具備的基礎裝備條件，目前生產人造金剛石等超硬材料的超高壓、高溫技術主要包括：

1、單壓源兩面頂壓液機生產金剛石技術

單壓源兩面頂金剛石專用壓機，主要有碟板式兩面頂壓機或鋼絲纏繞式兩面頂壓機，將合成金剛石所需的石墨粉和金屬觸媒粉等材料按一定比例混合均勻后預壓成芯柱，然后將芯柱裝入葉臘石材料制作的傳壓介質容器中心腔孔內形成試樣組裝快。用軌道絞車將一個獨立的超高壓預應力年輪模具拖入單壓源兩面頂超高壓設備上下兩個頂砧之間，再將組裝好的傳壓介質試樣組裝快體置于超高壓預應力年輪模具內側硬質合金壓缸中心的超高壓反應腔體內。通過液壓機工作油缸柱塞上部硬質合金頂砧對超高壓反應腔內傳壓介質試樣組裝快施壓，達到設定壓力后，對超高壓反應腔內的試樣組裝塊反應材料通電加熱。試樣組裝塊中的石墨粉和金屬觸媒粉混合體試樣芯柱在特定的超高壓、高溫工藝條件下在超高壓腔內發生反應，最終實現金剛石成核、長大的生產過程。

單壓源兩面頂金剛石壓機具有超高壓沖程適中、壓力穩定性好、合成重復性好等特點，其超高壓合成反應腔內的溫度場與壓力場能長時間保持穩定，適合生長高品級金剛石等超硬材料產品。其不足之處在于，利用單壓源兩面頂專用液壓機生產金剛石等超硬材料，除需要單壓源兩面頂液壓機主機外，還需要單獨的高壓預應力年輪模具、軌道式拖拽絞車，脫模輔機以及其它附屬工器具，其生產設備多樣，體積笨重，操作繁復，生產成本高，尤其超高壓年輪預應力模具工藝技術復雜，技術普及困難。

2、多壓源鉸鏈式六面頂壓機生產金剛石技術

六面頂金剛石專用壓機由六個液壓源工作油缸鉸鏈鏈接構成，每個工作缸柱塞前部的硬質合金頂砧端面均為正方形平面(其中三個工作缸柱塞頂砧可根據工藝要求的行程移動，另三個工作缸活塞頂砧定好位位置后則相對固定)。當三個活動工作缸柱塞硬質合金頂砧向前移動至壓機中心位置，即與另外三個相對固定的工作缸柱塞硬質合金頂砧正方形平面形成一個正方形超高壓反應腔容器。將石墨粉和金屬觸媒粉等材料按一定比例混合均勻后預壓成芯柱，將所述芯柱組裝于一個正方形葉臘石傳壓介質容器中心腔體內形成試樣組裝快。將所述的試樣組裝快置于六面頂壓機硬質合金頂砧中心位置的正方形超高壓反應腔容器內。通過六面頂金剛石壓機工作油缸柱塞前端硬質合金頂砧向葉臘石試樣組裝快施壓，達到設定壓力時對超高壓反應腔內的試樣材料通電加熱，在特定超高壓、高溫工藝條件下，超高壓腔內的芯柱試樣發生反應，最終實現金剛石成核、長大的生產過程。

多壓源鉸鏈式六面頂金剛石專用壓機具有以下特點：

(1)六面頂壓機用四個非加熱頂錘及它們的支承系統，替代了兩面頂壓機所用的復雜的超高壓預應力年輪模具系統；

(2)六面頂以其油缸殼體的鉸鏈連接方式替代了兩面頂壓機整體式大型機架；

(3)六個不同方向的頂砧在六面頂壓機中心位置形成了正方形的超高壓腔體，它替代了所述兩面頂壓機圓柱體形狀的超高壓腔體，超高壓腔體受力條件發生了改變。

多壓源系統鉸鏈梁式六面頂金剛石壓機，相對兩面頂金剛石壓機合成金剛石材料，具有超高壓合成腔體結構簡單、生產成本低廉、工藝參數相對容易控制等特點。六面頂壓機省去了一套超高壓預應力年輪模具而代之一個復雜的正交六缸系統。對于金剛石合成工藝來講，六面頂設備付出的代價是高壓密封材料與傳壓材料幾乎無法分開處理。此外，在金剛石生產過程中由于過多的壓力源系統壓力輸出一致性難以精確控制，因此合成金剛石過程所需穩定的超高壓條件容易產生波動，生產的金剛石質量和單次產量受到影響，對設備維修保養以及設備的大型化制造增加了難度，影響了人造金剛石生產技術繼續發展。

與背景技術所述的兩種專用超高壓設備金剛石生產技術相比，本發明的有益效果是：