一种复合片合成用发热元件及合成块的制作方法

本技术涉及超硬材料合成，具体涉及一种复合片合成用发热元件及合成块。

背景技术：

1、金刚石复合片是以金刚石微粉为原料，硬质合金为基体，采用静态高温高压法在六面顶压机中合成的超硬金刚石复合材料，合成压力在5.5-6gpa左右，温度1400-1500℃。由于其具有高耐磨高抗冲击韧性的特点，被作为钻头主要切削元件广泛应用于油气开采，矿床勘探等领域，其性能好坏直接决定了钻井成本。

2、在复合片的高温高压合成过程中，高压腔内温度场与压力场存在的不均匀、不稳定、不匹配问题，决定着复合片的质量和稳定性。目前使用的旁热式加热方式，高压腔体发热石墨管径向边缘温度最高，中心温度最低；由于两端导电钢圈的热量传递损耗，导致石墨管轴向中心温度最高，两端温度最低，存在难以保证轴向和径向温度分布均匀，影响产品性能稳定性的问题。

技术实现思路

1、针对现有技术中存在的缺陷，本实用新型的目的在于提供一种复合片合成用发热元件及合成块，能够解决现有技术中存在难以保证轴向和径向温度分布均匀，影响产品性能稳定性的问题。

2、为达到以上目的，本实用新型采取的技术方案是：

3、一方面，提供一种复合片合成用发热元件，其包括：

4、加热套管，其用于套设在受热区域的外侧，所述加热套管中部的发热量小于两端的发热量；

5、两个加热组件，其分别设置在所述加热套管开口的两端，用于对所述受热区域径向中心加热。

6、在上述技术方案的基础上，

7、在一些可选的方案中，所述加热组件包括：

8、隔热环，其设在所述加热套管的开口端；

9、发热圆片，其外部直径与所述隔热环的环孔直径相配合，设置在所述隔热环的环孔内。

10、在一些可选的方案中，所述发热圆片包括圆柱状的发热体和设置在所述发热体两侧的金属圆片。

11、在一些可选的方案中，所述加热套管包括：

12、两根高温加热管，用于对所述受热区域两端加热；

13、低温加热管，其设在两根所述高温加热管之间，且与所述高温加热管可拆卸连接，用于对所述受热区域中部加热。

14、在一些可选的方案中，所述低温加热管为石墨管，所述高温加热管为掺杂绝缘材料的石墨管，所述加热套管的两端均设有导电圈，所述导电圈分别与所述高温加热管和低温加热管电连接。

15、在一些可选的方案中，所述发热体为石墨材料制件，所述导电圈位于所述发热圆片远离所述受热区域的一侧，所述发热圆片靠近所述受热区域的一侧设有导电板，所述发热圆片通过所述导电板与所述加热套管电连接。

16、在一些可选的方案中，所述发热体的厚度比隔热环的厚度厚0.1-0.3mm。

17、在一些可选的方案中，所述低温加热管与高温加热管的电阻值差值为20％-50％。

18、在一些可选的方案中，所述隔热环的外径与所述加热套管的外径相等。

19、另一方面，提供一种合成块，其包括上述的一种复合片合成用发热元件。

20、与现有技术相比，本实用新型的优点在于：

21、使用该复合片合成用发热元件时，将加热套管套设在受热区域的外侧，且加热套管中部的发热量小于两端的发热量，两个加热组件设置在加热套管开口的两端，向受热区域径向中心加热。通过加热套管中部的发热量小于两端的发热量，可以使受热区域轴向方向两端的热量在经过热量传递损耗后与中部的热量相差较小，在加热套管开口的两端设置加热组件，可以使受热区域径向的中心部分热量升高至与径向边缘热量相差较小，二者结合使受热区域温度均匀，进而保证产品性能稳定性，能够解决现有技术中存在难以保证轴向和径向温度分布均匀，影响产品性能稳定性的问题。

技术特征：

1.一种复合片合成用发热元件，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的一种复合片合成用发热元件，其特征在于，所述加热组件(2)包括：

3.如权利要求2所述的一种复合片合成用发热元件，其特征在于，所述发热圆片(22)包括圆柱状的发热体和设置在所述发热体两侧的金属圆片。

4.如权利要求3所述的一种复合片合成用发热元件，其特征在于，所述加热套管(1)包括：

5.如权利要求4所述的一种复合片合成用发热元件，其特征在于，所述低温加热管(12)为石墨管，所述高温加热管(11)为掺杂绝缘材料的石墨管，所述加热套管(1)的两端均设有导电圈(4)，所述导电圈(4)分别与所述高温加热管(11)和低温加热管(12)电连接。

6.如权利要求5所述的一种复合片合成用发热元件，其特征在于，所述发热体为石墨材料制件，所述导电圈(4)位于所述发热圆片(22)远离所述受热区域(3)的一侧，所述发热圆片(22)靠近所述受热区域(3)的一侧设有导电板，所述发热圆片(22)通过所述导电板与所述加热套管(1)电连接。

7.如权利要求6所述的一种复合片合成用发热元件，其特征在于，所述发热体的厚度比隔热环(21)的厚度厚0.1-0.3mm。

8.如权利要求4所述的一种复合片合成用发热元件，其特征在于，所述低温加热管(12)与高温加热管(11)的电阻值差值为20％-50％。

9.如权利要求2所述的一种复合片合成用发热元件，其特征在于，所述隔热环(21)的外径与所述加热套管(1)的外径相等。

10.一种合成块，其特征在于，包括如权利要求1-9任一项所述的一种复合片合成用发热元件。

技术总结
本技术公开了一种复合片合成用发热元件及合成块，涉及超硬材料合成技术领域，该装置包括加热套管，其用于套设在受热区域的外侧，加热套管中部的发热量小于两端的发热量；两个加热组件，其分别设置在加热套管开口的两端，用于对受热区域径向中心加热。使用该复合片合成用发热元件时，通过加热套管中部的发热量小于两端的发热量，可以使受热区域轴向方向两端的热量在经过热量传递损耗后与中部的热量相差较小，在加热套管开口的两端设置加热组件，可以使受热区域径向的中心部分热量升高至与径向边缘热量相差较小，二者结合使受热区域温度均匀，进而保证产品性能稳定性。

技术研发人员：汪宏菊,徐磊,王晋春,姜益,赵小燕,刘洋
受保护的技术使用者：中石化江钻石油机械有限公司
技术研发日：20230331
技术公布日：2024/1/13