研制阶段

1965年开始,中国的六面顶是Ф230 mm缸径专用压机,其主要特点是缸梁结构,铰链结合。在合成腔体仅为Ф10 mm的上世纪70年代初,开始了研究扩大腔体的可能,相继有了Ф12 mm,Ф(15～16)mm,Ф(18～20)mm等不同腔体出现,这时金刚石强度由18N提高到了100～110N。

在1976年左右,第一次突破“小压机”之框,实现了Ф(280～320)mm的“大压机”,这时合成腔体首次达Ф23 mm,后来该型压机稳定在了Ф(25～28)mm。这时单产可达10～15ct或以上,金刚石强度可达150～180N。

1990年开始了Ф(360～400～420～450～480)mm的各种压机的“大压机”,随着压机的逐步扩大,压机大型化的理念逐渐形成。这时顶锤为Ф(90～103)mm,合成腔体也逐步达到Ф(30～40)mm左右,顶锤和成本大幅度下降，单次产量达35-60ct，TI＞70,TTI＞50。

进展阶段

Ф(500～560～600～650)mm采用PLC加人机界面控制系统,优点是系统稳定性强、操作简单、可靠性高、工艺可自动跟踪；不足在于：PLC信号量受限制,对模拟量的处理数量和速度较差，合成历史储存量有限。

Ф(700～750～800)mm采用可编程PLC为主控件控制系统,可检验设计跟踪程序,也可以进行“记忆储存”,实现人工智能设计,提高金刚石产品产量和质量,Φ54 mm腔体合成金刚石单产稳定地达到220～250克拉/块,最高可达300～320克拉/块以上。

共同点：主要粒度集中在30/45目,金刚石单晶TTI 75%～90%左右,TI 85%～93%以上；不同点：缸径（500-650）mm的压机延时之后可合成3～7mm大单晶,顶锤消耗低于0.5～1kg/万克拉；缸径（700-800）mm的压机延时之后可合成(3～7～10)mm大单晶,顶锤消耗低于0.3 kg/万克拉。

走向成熟

六面顶压机的铰链梁整体锻造结构与制造新工艺

①提出了新型链梁整体锻造结构(梁+活塞),由梁+油缸+活塞的配合优化成梁+活塞的配合,提高了六面顶压机的对中性能。基于有限元法进行结构优化设计,提高了结构刚性,减少材料消耗20%以上(图1)。

图1 缸梁一体的链梁整体锻造结构

图2 模块化锻造模具与工艺设计技术

金刚石压机的液压技术

随着液压技术的不断发展,六面顶压机装备的液压控制方面也在不断的发展。六面顶压机的动力形式是通过液压油推动活塞,在硬质合金顶锤的锤面形成超高压。传统的增压方式对压力和流量的控制精度低,很难满足有特殊要求的合成工艺。为了实现压力及流量的精细化控制,伺服技术逐渐应用到液压系统中。比如采用伺服电机+齿轮泵的方式补压。压力控制精度可控制到0.05MPa。

1、基于不同的腔体工艺,搭建数学模型对合成进行自动、模糊控制。

2、网络信息化集成系统设计,实现操作、工艺设计及生产管理的高度集成及精益管控，增强对企业核心数据的保护。

3、金刚石压机智能控制技术的执行部件架构优化。

从第一台缸径Φ230 mm压机到现在的缸径Φ800～Φ1000 mm及以上缸径的大型化压机,从接触器控制到现在的智能化控制,压机装备的自动化技术、液压技术、设计制造工艺水平等日渐成熟。中国六面顶压机已成为金刚石合成的主力,支撑着中国金刚石和超硬材料的发展。

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本文来源：超硬材料与磨料磨具