一种金刚石螺旋状定位分布超薄层复合钻头及其制作工艺制造技术

金刚石螺旋状定位分布超薄层复合钻头及其制作工艺，本发明专利技术由厚度为0.1～1.0mm的胎体工作层超薄片和隔离层超薄片复合成钻头钻齿；胎体工作层超薄片以金属粉末、碳化钨粉末为原料，隔离层超薄片以石墨粉、碳化硅粉、氧化铝粉和陶瓷粉为原料；工作层超薄片冷压成型采用螺旋状定位分布结构，将金刚石颗粒埋植在胎体预定位置；装料过程中采用超声波或其他高频率振动平台振动布粉，经冷压成型得到超薄片压坯；组装超薄片压坯成钻齿，将钻齿和钻头钢体通过中频炉热压烧结成一体，经机械加工制成钻头。本发明专利技术制成的超薄层复合钻头，钻进硬岩时工作效率高、寿命长、能耗低。

Diamond Spiral positioning distribution ultrathin layer composite drill bit and manufacturing process thereof

Diamond Spiral distribution of thin film composite drill and its production process, the invention consists of a thickness of 0.1 ~ 1.0mm layer thin film and matrix isolation layer thin film composite drill teeth; carcass layer thin films with metal powder, tungsten carbide powder as raw material, the isolation layer thin films with graphite powder, silicon carbide powder, alumina powder and ceramic powder as raw material; the working layer of thin films by cold pressing spiral distribution structure, the diamond particles embedded in the matrix with a predetermined position; ultrasonic or other high frequency vibration vibration powder distribution in the process of charging, the cold press molding to obtain ultrathin sheet blank; assembled ultrathin sheet blank into drilling teeth the drill and drill, gear steel by hot pressing sintering furnace into one bit made by mechanical processing. The ultrathin layer composite drill made by the invention has the advantages of high work efficiency, long service life and low energy consumption when drilling hard rock.

【技术实现步骤摘要】
一种金刚石螺旋状定位分布超薄层复合钻头及其制作工艺
本专利技术主要属于机械加工领域，利用粉末冶金技术，采用金刚石定位分布，依靠超声波或其他高频率振动模式，尤其涉及金刚石螺旋状定位分布超薄层复合钻头及其制作工艺。
技术介绍
常规金刚石钻头制作中，存在金属粉末和金刚石用量多的问题，浪费了材料，且胎体中得金刚石随机分布，导致金刚石不能完全发挥功效，在钻头工作时，存在钻进阻力大、耗能高且效率低等问题，从而限制了金刚石钻头的使用效果，特别是在硬岩中的使用效果，也阻碍了金刚石钻进技术的发展。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种金刚石螺旋状定位分布超薄层复合钻头及其制作工艺。一种金刚石螺旋状定位分布超薄层复合钻头，由厚度为0.1～1.0mm的工作层超薄片和厚度为0.1～1.0mm隔离层超薄片复合成钻头的钻齿；工作层超薄片胎体采用金属粉末和金刚石为原料，隔离层超薄片采用石墨粉、碳化硅粉、氧化铝粉和陶瓷粉为原料；工作层超薄片中的金刚石颗粒采用螺旋状定位分布结构，埋植在胎体预定位置；超薄层复合钻头由多层钻齿和钻头钢体合成。工作层超薄片植入的金刚石颗粒呈螺旋状定位分布结构，即以锯片中心点为圆心在工作层作本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种金刚石螺旋状定位分布超薄层复合钻头，其特征在于：由厚度为0.1～1.0mm的工作层超薄片和厚度为0.1～1.0mm隔离层超薄片复合成钻头的钻齿；工作层超薄片胎体采用金属粉末和金刚石为原料，隔离层超薄片采用石墨粉、碳化硅粉、氧化铝粉和陶瓷粉为原料；工作层超薄片中植入的金刚石颗粒采用螺旋状定位分布结构，埋植在胎体预定位置；超薄层复合钻头由多层钻齿和钻头钢体合成。

【技术特征摘要】
1.一种金刚石螺旋状定位分布超薄层复合钻头，其特征在于：由厚度为0.1～1.0mm的工作层超薄片和厚度为0.1～1.0mm隔离层超薄片复合成钻头的钻齿；工作层超薄片胎体采用金属粉末和金刚石为原料，隔离层超薄片采用石墨粉、碳化硅粉、氧化铝粉和陶瓷粉为原料；工作层超薄片中植入的金刚石颗粒采用螺旋状定位分布结构，埋植在胎体预定位置；超薄层复合钻头由多层钻齿和钻头钢体合成。2.根据权利要求1所述的金刚石螺旋状定位分布超薄层复合钻头及其制作工艺，其特征在于：工作层超薄片植入的金刚石颗粒呈螺旋状定位分布结构，是以锯片中心点为圆心在工作层作出若干切削线；以锯片平均半径的1/2为半径作基圆，将基圆分成若干等份，然后以锯片平均半径的2/3为半径、以等份点为圆心画圆，形成若干螺旋线，金刚石布置在切削线和螺旋线的交点上。3.根据权利要求1所述的金刚石螺旋状定位分布超薄层复合钻头及其制作工艺，其特征在于：第一步：模具和钢体准备根据钻头尺寸，选用优质合金钢设计和加工冷压模具，其中钢压头是保证金刚石呈等距状定位分布结构，利用激光雕刻法或电火花法加工；选用体积密度大于1.85g/cm3，抗压强度大于45MPa的高强度高纯度高密度的石墨设计和加工烧结模具；选用45#钢加工好钻头钢体；第二步：胎体粉末混合称取质量合格的所需金属粉末、碳化钨粉末，加入体积分数为30％至80％的润湿剂混合均匀，得到混合均匀的工作层粉末混合料；第三步：隔离层混料称取质量合格的石墨粉、碳化硅粉、氧化铝粉、陶瓷粉隔离层原料，加入体积分数为30％至80％的润湿剂混合均匀，得到混合均匀的隔离层粉末混合料；第四步：振动布料装模称取混合均匀的工作层粉料，装入放置在超声波或其他高频率振动平台上的冷压模具中，开动超声波或其他高频率振动平台振动0.5～10分钟，振动频率为800Hz至100000Hz，组装好钢压头后，移至压力机上加压成型得到胎体工作层超薄片压坯；称取混合均匀的隔离层粉料装入冷压模具中，开动超声波或其他高频率振动平台振动0.5～10分钟，振动频率为800Hz至100000Hz，然后移至压力机上加压成型得到隔离层超薄片压坯；第五步：金刚石定位分布使用钢压头冷压成型得到的工作层超薄片压坯，压坯留有满足金刚石呈螺旋状定位分布结构的放置坑，将工作层超薄片压坯从钢模取出，采用涂抹粘贴法将金刚石颗粒植...

【专利技术属性】
技术研发人员：张绍和，张昊旸，曹函，孙平贺，李建中，舒彪，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43