金刚石刀头在成型过程中会遇到两个重要的加工环节,这两个过程都必须要用到模具,第一个为冷压成型,第二个是热压烧结。
1:冷压的过程是在把搅拌完全的金属和金刚石粉末通过冲压,让粉末通过冷压模具形成块状,直接成型刀头所需求的形状。
冷压模具包括五个部分上压头、下压头、中心板、前端板、后端板。利用各部分的排列顺序构成刀头所需求的型腔,固定冷压模具的周边,使空腔加压后不会发作变形,然后在空腔中增加所需粉料,装入上压头,而且加高压,使粉料由松懈变为所需刀头形状的固态形状时停止加压,离散冷压模具周边的固定装置,并离散冷压模具,一个一个的取出刀头,然后人工排列规整刀头,待用。
冷压模具采用高锰钢或精炼钢材制作而成,具有抗压能力强,钢性足,抗冲击性强,不易弯折等特点。随着Mn钢的广泛应用,目前已经占据了冷压模具的绝大部分市场。
2:热压烧结即把冷压成型的金刚石刀头放到热压模具内,高温高压成型。热压模具包括五个部分上压头、下压头、中板、端板、侧板。利用各部分顺序排列构成型腔,在型腔中放入冷压成型的金刚石刀头,固定热压模具的周边后放入烧结设备中,使金刚石刀头在高温高压下熔化,构成合金,并最终成型,最后降温减压,拆除紧固装置,取出金刚石刀头。
热压烧结的模具都是采用石墨磨具完成加工,主要是因为石墨具有良好的导电性,其导热性能也较一般的非金属材料和部分金属材料好,致密石墨的抗压强度可达45MPa,因此石墨常用做发热的成型材料。热压金刚石节块选用石墨作为热压模具材料,正是基于石墨的这些特性。并且石墨具有较小的热膨胀系数,它可以经受温度的急剧变化而不开裂;节块胎体材料多为金属类物质,其热膨胀系数比石墨大得多,这为脱模带来了方便;此外石墨热压时,表面因温度与氧发生反应生成CO或CO2气体可以保护金刚石和胎体材料免受氧化;石墨硬度低便于机械加工。有着这么多的优点,选择石墨磨具进行金刚石刀头刀头也就非常必要了。
石墨作为模具材料也存在一定的不足,主要是其气孔率相对金属材料而言十分大,因此在热压时,液态的金属(融熔的低熔点成分)有可能被挤入空隙中,使模具变脆易开裂,或在卸模时模壁拉毛、变形而影响使用次数。所以为满足热压工艺条件的要求,在选择热压模具的石墨牌号时,应尽可能满足下述要求:
Ⅰ.抗压强度≥35~45MPa;
Ⅱ.致密度高、气孔率小,一般选用密度1.6g/cm3以上,气孔率<30%。
当然,在工艺方面也可以规避掉石墨磨具的缺点,比如选择真空烧结机械,比如使用脱模剂或者采用急速降温的方式进行脱模,也可以延长石墨磨具的使用次数。