六面頂人造金剛石液壓機(jī)是通過油壓產(chǎn)生高壓，并通過低電壓大電流產(chǎn)生高溫，為超硬材料合成提供所需的壓力和溫度的設(shè)備，是目前超硬材料生產(chǎn)的主要大型設(shè)備。應(yīng)用于人造金剛石單晶、培育鉆石、聚晶、復(fù)合片、立方氮化硼等超硬材料領(lǐng)域的研究和生產(chǎn)。

       硬質(zhì)合金頂錘是構(gòu)成超高壓高溫裝置的關(guān)鍵性部件，是人造金剛石生產(chǎn)中消耗的主要材料之一，它可占整個(gè)金剛石生產(chǎn)成本的40%以上。因此，人造金剛石生產(chǎn)中的頂錘消耗是大家十分關(guān)注的問題，它們的使用壽命決定著科研及生產(chǎn)的工藝技術(shù)水平、合成質(zhì)量、產(chǎn)品成本、經(jīng)濟(jì)效益與勞動(dòng)生產(chǎn)率，所以大家都希望使用質(zhì)量好的頂錘和壓缸進(jìn)行合成，以降低錘耗。而且，從目前超硬材料發(fā)展現(xiàn)狀可以看出，金剛石生產(chǎn)廠家紛紛都在考慮擴(kuò)大腔體，這對(duì)頂錘和壓缸的規(guī)格與質(zhì)量又提出了更高的要求。

       根據(jù)壓機(jī)的構(gòu)造，頂錘的工作面比油缸活塞面積小得多，當(dāng)受油缸驅(qū)動(dòng)一組頂錘閉合形成高壓腔時(shí)，腔體內(nèi)可達(dá)到10GPa以上的壓力和一千多攝氏度的溫度，承受著壓應(yīng)力、拉應(yīng)力、剪切應(yīng)力等各種考驗(yàn)。所以硬質(zhì)合金頂錘的質(zhì)量就顯得尤為重要。

       那么，頂錘都是怎么破壞的呢？通過生產(chǎn)現(xiàn)象發(fā)現(xiàn)，頂錘破壞大概呈現(xiàn)下述情況：

       一、由于材質(zhì)及制造工藝所引起的種種缺陷，如晶粒尺寸和組織結(jié)構(gòu)不均勻、過燒、欠燒、脫碳、滲碳、孔洞、裂紋、分層、熱應(yīng)力等，這些缺陷都會(huì)造成合成過程中應(yīng)力局部集中，從而造成頂錘過早破壞。頂錘的頂面、底面、梭角或斜面上可能會(huì)脫落小塊合金片。

       二、在沒有缺陷所引起的局部應(yīng)力集中的情況下，大多數(shù)頂錘的破壞，都是在46°斜面上發(fā)現(xiàn)一條至數(shù)條裂紋，延伸至頂面而破壞，一般裂紋都是從內(nèi)部發(fā)展到外表的。通過分析表明，頂錘所受的力的最大切應(yīng)力發(fā)生在中心軸上，最大拉應(yīng)力發(fā)生在46°斜面對(duì)稱線上。那么，在合成時(shí)的高溫高壓狀態(tài)下，如果局部應(yīng)力過于集中，內(nèi)部的小裂紋就會(huì)逐步擴(kuò)散到表面，這就是為什么裂紋一般從46°大斜面產(chǎn)生，直到擴(kuò)散至頂錘大部分發(fā)生破裂的原因。破壞部位可能會(huì)出現(xiàn)粒狀似炭渣類黑色物。由于頂錘所受最大切應(yīng)力發(fā)生在中心軸上，故沿中心軸線破裂成兩半或數(shù)塊也是常見的現(xiàn)象，并且破壞斷面上多有波紋。

       三、溫度不均也會(huì)導(dǎo)致裂錘現(xiàn)象，溫度的改變會(huì)引起物體的膨脹或收縮，這時(shí)就會(huì)產(chǎn)生熱應(yīng)力。交變的熱應(yīng)力是引起頂錘疲勞破裂的因素之一。頂錘的最高溫度是頂錘與導(dǎo)電鋼件接觸處，最低溫度是頂錘底面的中心，頂錘與底面的最大溫差約500℃，頂錘面溫度不均勻，這是引起頂錘應(yīng)力集中造成破裂和通電頂錘壽命明顯降低的原因。這些均屬正常性破壞，其機(jī)制是脆性斷裂疲勞破壞。

       四、壓機(jī)的超高壓設(shè)備的穩(wěn)定性差也是造成事故的原因之一，比如六個(gè)工作缸的壓力不一致,行程不一致，某一缸壓力突然下降等。

       五、目前各超硬材料生產(chǎn)廠家為了效益，追求大尺寸壓機(jī)使得頂錘的硬質(zhì)合金尺寸逐漸擴(kuò)大，一般來說，硬質(zhì)合金頂錘越大，腔體越大，其壽命會(huì)相應(yīng)降低。從這個(gè)方面講，我們應(yīng)當(dāng)在根據(jù)“大質(zhì)量支撐”原理來設(shè)計(jì)頂錘幾何結(jié)構(gòu)的同時(shí)，在擴(kuò)大頂錘、壓缸尺寸和它們的壽命之間尋找最佳的參數(shù)，使技術(shù)及經(jīng)濟(jì)性更合理。

       那么，在生產(chǎn)過程中還會(huì)有哪些可能發(fā)生的情況會(huì)導(dǎo)致頂錘和壓缸的破壞呢？

       一、在合成過程中如果鋼環(huán)突然漏水，會(huì)使頂錘高溫下急劇熱脹冷縮，從而使頂錘局部應(yīng)力集中，產(chǎn)生裂紋而破壞。

       二、墊塊硬度不夠，受力后易產(chǎn)生變形，使平面出現(xiàn)凸凹不平，從而引起頂錘的局部應(yīng)力集中，從而造成頂錘的破裂。

       三、葉蠟石塊的質(zhì)量差，如硬度過大過小不均勻，會(huì)嚴(yán)重影響葉蠟石的密封性能，當(dāng)密封力承受不了高壓腔內(nèi)的壓強(qiáng)時(shí)，容易引發(fā)爆炸和頂錘互相擠壓而破壞。

       四、設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)不正常，如高壓漏油、油管突然破裂、高壓表與行程開關(guān)失靈、對(duì)中同步不佳、壓缸與增壓器突然斷裂出事故、鋼環(huán)與墊塊淬火硬度過大，在工作時(shí)突然破裂以及螺釘松動(dòng)造成頂錘位移，破壞了對(duì)中同步性等,這些均會(huì)引起高壓高溫爆炸，使頂錘損壞過多。

       五、鋼環(huán)的支承力不足，頂錘可能會(huì)自動(dòng)轉(zhuǎn)向或者脫出，突然引起高壓高溫爆炸。

       六、合成溫度過高或組裝時(shí)導(dǎo)電件處葉蠟石粉等雜質(zhì)存在，會(huì)使鋼圈燒熔造成頂錘局部熱應(yīng)力集中，使頂錘遭到破壞。

       七、頂錘安裝不當(dāng)或調(diào)試不正時(shí)，在合成的承壓過程中則會(huì)受力不均，使頂錘的端部和邊緣局部應(yīng)力集中，繼而引發(fā)頂錘破壞。

       八、人為操作不當(dāng)也是頂錘破壞的一個(gè)重要因素，比如墊塊不平、頂錘沒有調(diào)整到位、頂錘與鋼環(huán)配合不好、溫度設(shè)置過高等等生產(chǎn)現(xiàn)象未被工作人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)。均可能會(huì)引起頂錘發(fā)生不必要的損壞。