高强度可持续利用金刚石薄壁钻的制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种高强度可持续利用金刚石薄壁钻的制造方法，所述制造方法包括以下步骤：(1)提供薄壁钻管体；(2)在所述薄壁钻管体的内表面和外表面通过化学镀工艺形成内金刚石保护层和外金刚石保护层；(3)在所述薄壁钻管体的端部通过激光焊接工艺焊接金刚石刀头。采用本发明所述的制造方法制造的薄壁钻在保证各项使用性能情况下，能够提高薄壁钻的安全性能，提高钻进效率，减少钻管磨损，因而可以实现达到多次重复利用，降低材料成本的目的。
【专利说明】高强度可持续利用金刚石薄壁钻的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及金刚石复合钻头的【技术领域】，更具体地说，本发明涉及一种用于混凝土、玻璃、陶瓷以及耐火材料等非金属硬脆材料钻孔或取芯的高强度可持续利用金刚石薄壁钻的制造方法。
【背景技术】
[0002]目前在建筑行业，金刚石薄壁钻已广泛应用于混凝土，花岗岩、耐火砖，玻璃、陶瓷等非金属硬脆材料钻孔加工生产活动中，如墙壁空调洞开孔，花岗岩表面钻孔等。传统的金刚石薄壁钻采用银焊工艺，焊接强度低，容易在钻进过程中掉齿造成薄壁钻无法工作甚至报废，传统金刚石薄壁钻管体由于没有金刚石层保护，在钻进过程中管体与加工材料易产生摩擦造成钻进速度慢，加工材料难以从管内脱落造成无法连续加工；通常情况下，薄壁钻管体成本占总成本一半以上，传统金刚石薄壁钻在钻进过程中加工材料对管壁产生磨损易使管壁变薄，管体无法再重复利用从而造成极大浪费。如何提高钻进速度，增强产品安全性，减少管壁磨损，从而使管体可以重复使用达到降低材料成本目的一直是金刚石工具生产企业极待解决难题。
【发明内容】
[0003]为了解决现有技术中的上述技术问题，本发明的目的在于提供一种高强度可持续利用金刚石薄壁钻的制造方法。采用本发明所述的制造方法制造的薄壁钻在保证各项使用性能情况下，能够提高薄壁钻的安全性能，提高钻进效率，减少钻管磨损，因而可以实现达到多次重复利用，降低材料成本的目的。
[0004]为了解决发明所述的技术问题并实现发明目的，本发明采用了以下技术方案:
[0005]一种高强度可持续利用金刚石薄壁钻的制造方法，其特征在于:所述制造方法包括以下步骤:(I)提供薄壁钻管体；(2)在所述薄壁钻管体的内表面和外表面通过化学镀工艺形成内金刚石保护层和外金刚石保护层；(3)在所述薄壁钻管体的端部通过激光焊接工艺焊接金刚石刀头。
[0006]其中，所述金刚石刀头由金属粉和高强度金刚石压制成型，热压烧结；并且热压烧结温度为780~870°C，压力为250~350kgcnT2，保温时间为3~5分钟。
[0007]其中，所述金属粉包括20~30wt%的铜,60~70wt%的钴,3~8wt%的锡，和3~IOwt %的镍；所述高强度金刚石的静压强度为30~40公斤，所述高强度金刚石的浓度为30~40%。
[0008]其中，所述金刚石保护层由1.0~1.5mm的镍基化学镀层和夹杂在其间的静压强度为20~30公斤的金刚石所构成；在所述金刚石保护层中所述金刚石的浓度为30~90%。
[0009]其中，所述薄壁钻钻体由无缝钢管制成，其以化学成分计含有C:0.17~
0.24wt%, Si:0.17 ~0.37wt%, Mn:0.35 ~0.65wt%, S ≤ 0.035wt%, P ≤ 0.035wt%,Cr ( 0.25wt %, Ni ^ 0.25wt %, Cu ^ 0.25wt % ;并且所述无缝钢管的抗拉强度
450MPa ;屈服强度σ s≥275MPa ;伸长率δ≤24%。
[0010]与最接近的现有技术相比，本发明所述的高强度可持续利用金刚石薄壁钻具有以下有益效果:
[0011]1.采用本发明生产的金刚石薄壁钻焊接强度高，安全性好，在钻进过程中不会因冲击力大，管体发热而造成金刚石刀头脱落。
[0012]2.采用本发明生产的金刚石薄壁钻钻进速度快，钻进功率小，加工材料容易从管体内脱落，不会产生加工材料卡死无法连续加工现象。
[0013]3.采用本发明生产的金刚石薄壁钻钻管与加工材料之间摩擦非常小，钻管不易磨损，金刚石刀头磨损后，钻管可以重复利用，大大降低材料成本。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1为采用本发明的制造方法制备的高强度可持续利用金刚石薄壁钻的结构示意图。
【具体实施方式】
[0015]以下将结合具体实施例对本发明所述的高强度可持续利用金刚石薄壁钻的制造方法做进一步的阐述，以帮助本领域的技术人员对本发明的发明构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解；需要指出的是实施例中有关结构、功能以及材料等的描述都是示例性的，而并不是指对发明保护范围的限制。
[0016]如图1所示，本发明所示的高强度可持续利用金刚石薄壁钻，包括薄壁钻钻体10和金刚石刀头20 ;所述薄壁钻钻体10内外表面电镀形成有内金刚石保护层30和外金刚石保护层40 ;所述薄壁钻钻体的端部通过激光焊接工艺焊接有金刚石刀头。其中，所述金刚石刀头由金属粉和高强度金刚石烧结成型，其中所述金属粉包括20~30wt%的铜，60~70wt%的钴,3~8wt%的锡,和3~IOwt%的镍；所述金刚石的静压强度为30~40公斤，并且浓度为30~40%。所述金刚石保护层由1.0~1.5mm的化学镀镍层和夹杂在其间的静压强度为20~30公斤的金刚石所构成；并且在所述金刚石保护层中所述金刚石的浓度为30~90%。本发明所述的高强度可持续利用金刚石薄壁钻可以采用包括以下步骤的工序制备得到:⑴管体加工:根据图纸要求，焊接车加工所需薄壁钻管体；⑵化学镀金刚石保护层:将薄壁钻管体除油除锈后，根据不同规格需求放入化学镀液中，加入强度为20~30公斤金刚石，采用化学镀工艺，通过不停搅拌，将金刚石均匀镀覆于管体表面；(3)金刚石刀头片制烧结成型:根据具体使用要求，选取不同组份铜、钴、锡、镍，采用不同强度粒度，浓度金刚石，混匀后通过压制成型，热压烧结，砂轮打磨制备金刚石刀头，其热压烧结温度为780~870°C，压力250~350kg/cm2，保温时间3~5min ； (4)激光焊接:将化学镀后的薄壁钻管安装在激光焊接架上，放入金刚石刀头，调节激光功率1500~1800W，转速1000~1400mm/分钟，调整好焊接位置，开启激光机进行焊接；(5)打磨、喷漆、检验:将焊接后薄壁钻用专用砂轮开刃对金刚石刀头进行打磨使金刚石充分暴露，再进行表面喷漆，烘干，最后以600N/mm2强度标准对每个金刚石刀头进行抗弯检测，合格后印刷包装入库。
[0017]实施例1[0018]金刚石刀头烧结体的制备:由金属结合剂与金刚石混合，压制后热压烧结而成；热压烧结的温度为850°C，压力为300kg/cm2，保温时间为4分钟；其中，所述金刚石的静压强度为35%，金刚石的浓度为30% ;各试样中金属结合剂(粉末原料，粒径为I~5微米，原料纯度高于99.0% )的配比如表1所示:
[0019]表 Iwt %
[0020]
【权利要求】
1.一种高强度可持续利用金刚石薄壁钻的制造方法，其特征在于:所述制造方法包括以下步骤:(I)提供薄壁钻管体；(2)在所述薄壁钻管体的内表面和外表面通过化学镀工艺形成内金刚石保护层和外金刚石保护层；(3)在所述薄壁钻管体的端部通过激光焊接工艺焊接金刚石刀头。
2.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于:所述金刚石刀头由金属粉和高强度金刚石压制成型，热压烧结；其中，热压烧结温度为780~870°C，压力为250~350kgcm_2，保温时间为3~5分钟。
3.根据权利要求2所述的制造方法，其特征在于:所述金属粉包括20~30wt%的铜，60~70wt%的钴，3~8wt%的锡，和3~IOwt %的镍；所述高强度金刚石的静压强度为30~40公斤，所述高强度金刚石的浓度为30~40%。
4.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于:所述金刚石保护层由1.0~1.5mm的镍基化学镀层和夹杂在其间的静压强度为20~30公斤的金刚石所构成；在所述金刚石保护层中所述金刚石的浓度为30~90%。
5.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于:所述薄壁钻钻体由无缝钢管制成，其以化学成分计含有 C:0.17 ~0.24wt %，S1:0.17 ~0.37wt %，Mn:0.35 ~0.65wt %，S ≤0.035wt%, P ≤ 0.035wt%, Cr ( 0.25wt%, Ni ( 0.25wt%, Cu ( 0.25wt% ;并且所述无缝钢管的抗拉强 度450MPa ;屈服强度σ s≥275MPa ;伸长率δ≥24%。
【文档编号】C03B33/00GK103950115SQ201410211779
【公开日】2014年7月30日 申请日期:2014年5月20日 优先权日:2014年5月20日
【发明者】邱瑜铭, 董先龙 申请人:江苏锋泰工具有限公司