一种地质钻头及其制造方法技术

本发明专利技术公开了一种地质钻头，胎体（３）采用冷压－热压法烧结在钢体（４）顶部，胎体（３）由同轴且径向相间设置的难磨损层（１）和易磨损层（２）组成，最外层和最内层均为难磨损层（１），且胎体（３）由导水槽（７）均匀分隔成多个翼块（６）。本发明专利技术还公开了制造该地质钻头的简易方法。本发明专利技术是一种钻进时效较高、质量稳定性较好且结构简单、制造方便、性能可靠的地质钻头，其制造方法简单可靠。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种钻头，特别是涉及一种地质钻头，本专利技术还涉及该地质钻头的制造方法。
技术介绍
目前热压金刚石孕镶钻头工艺主要还是沿用于八十年代的生产工艺，在质量稳定性方面存在一定的局限性。按照胎体部分端面形状大致可分为平齿钻头与同心齿钻头。平齿钻头主要缺点为钻进时效较低与质量稳定性较差；同心齿钻头质量稳定性较差，在钻进初期时效较高，但在同心齿消耗完后，时效与平齿钻头一样。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种钻进时效较高、质量稳定性较好的地质钻头。为了解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是一种地质钻头，包括胎体和钢体，所述的胎体由同轴且径向相间设置的难磨损层和易磨损层组成，最外层和最内层均为难磨损层，且所述的胎体由导水槽均匀分隔成多个翼块。所述的难磨损层材料为金刚石+第一金属粉料(Cu、Co、Ni、Wc等)，所述的易磨损层材料为第二金属粉料(Wc、Cu663、Cu、Fe等)或金刚石+金属粉料(Wc、Cu663、Cu、Fe等)。所述的难磨损层材料为第一金属粉料以重量计为WC20％-60％、Co10％-40％、Ni10％-20％、Cu663 10％-40％，金刚石以体积计为70％一110％；所述的易磨损层材料为第二金属粉料以重量计为WC10％-30％、Cu663 20％-40％、Cu20％-50％、Fe20-40％，金刚石以体积计为0％-60％。所述的地质钻头的制造方法为第一步、将难磨损粉料和易磨损粉料进行相间分层组装成单个翼块且最外层和最内层均为难磨损粉料；第二步、对单个翼块进行压力为10～13Kg/cm2冷压；第三步、将多个冷压后的单个翼块组装成胎体与钢体结合，放进石墨模具中在压力为22～28Kg/cm2，烧结温度980℃～1030℃，保温时间11～12分钟中进行热压烧结，即为地质钻头。采用上述技术方案的地质钻头，在整个钻进过程中，胎体的难磨损层对岩层表面进行切削钻孔，而易磨损层则被岩层表面磨损，钻头唇面就会出现锯齿状，相应地在被钻进的岩层表面形成破碎槽，即在岩体上留下一条条岩脊，与钻头唇面上的锯齿形成“吻合”。这样增加了破碎面，相当于多个薄壁钻头在同时钻进，由于破碎槽效应，岩脊内的微裂纹十分发达，强度大大降低。在钻头的钻进过程中岩脊被双向剪切，稍有撞击挤压，岩脊部分就以体积方式破碎。岩脊对应的钻头部位，没有金刚石或少量金刚石并不影响破碎。大大提高钻头的钻进时效及钻头对岩层的适应性。钻头唇面与被钻进岩层表面形成吻合的锯齿状后，减少了钻头的振动，且能起到防止钻孔倾斜的作用，导向性能好，大大提高成孔质量和取心率。此种钻头对工艺进行较大改进，在质量稳定性上有较大提高。具有如下优点1.地质钻头在整个钻进过程中都保持较高的时效；2.地质钻头在质量稳定性方面有较大提高；3.地质钻头对岩层的适应性较普通钻头广；4.地质钻头在钻进过程中导向性能好，能起到防止钻孔倾斜的作用，从而大大提高成孔质量；5.地质钻头在钻进过程中，较普通钻头减少振动等现象，使钻机平稳钻进；6.地质钻头在实际钻探过程中能提高岩心的取心率。综上所述，本专利技术是一种钻进时效较高、质量稳定性较好且结构简单、制造方便、性能可靠的地质钻头，其制造方法简单可靠。附图说明图1是本专利技术胎体部分端面结构示意图；图2是胎体部分剖面图；图3是钻头唇面所出现的锯齿状示意图。具体实施例方式参见图1和图2，胎体3采用冷压-热压法烧结在钢体4顶部，胎体3由同轴且径向相间设置的难磨损层1和易磨损层2组成，最外层和最内层均为难磨损层1，且胎体3由导水槽7均匀分隔成多个翼块6。难磨损层1材料为金刚石+第一金属粉料，易磨损层2材料为第二金属粉料或金刚石+第二金属粉料。参见图1、图2和图3，在整个钻进过程中，胎体3的瓦形难磨损层1对岩层表面进行切削钻孔，而瓦形易磨损层2则被岩层表面磨损，钻头唇面就会出现锯齿状5，相应地在被钻进的岩层表面形成多条岩脊造成多个自由面，与钻头唇面上的锯齿形成“吻合”，这样增加了破碎面，大大提高钻头的钻进时效及钻头对岩层的适应性。钻头唇面与被钻进岩层表面形成吻合的锯齿状后，减少了钻头的振动，且能起到防止钻孔倾斜的作用，导向性能好，大大提高成孔质量和取心率。下面结合实施例对本专利技术作进一步说明。1.制造普单Φ75/54×10，难磨损粉料配方以重量计为WC50％、Co20％、Ni10％、Cu663 20％、金刚石体积浓度为70％等，易磨损粉料配方以重量计为WC10％、Cu663 40％、Cu20％、Fe30％、金刚石以体积计为60％等，将难磨损粉料和易磨损粉料进行相间分层组装且最外层和最内层均为难磨损粉料组成单个翼块；第二步、对单个翼块进行压力为10Kg/cm2冷压；第三步、将多个冷压后的单个翼块组装成胎体与钢体结合，放进石墨模具中在压力为22Kg/cm2，烧结温度980℃，保温时间11分钟中进行热压烧结，即为地质钻头。使用情况钻进可钻性为8-9级岩层，时效是普通钻头2倍，寿命提高了40％。2.制造普单Φ75/54×10，难磨损粉料配方以重量计为WC55％、Co15％、Ni10％、Cu663 20％、金刚石以体积计为110％等，易磨损粉料配方以重量计为WC30％、Cu663 20％、Cu20％、Fe30％等，冷压压力10Kg/cm2，热压压力22Kg/cm2，烧结温度1010，保温时间11分钟。使用情况钻进可钻性为7-8级岩层，时效是普通钻头2倍，寿命提高了40％。3.制造普单Φ91/72×10难磨损粉料配方以重量计为WC50％、Co20％、Ni10％、Cu663 20％、金刚石以体积计为80％等，易磨损粉料配方以重量计为WC10％、Cu663 40％、Cu20％、Fe30％、其中金刚石以体积计为60％等，冷压压力12Kg/cm2，热压压力28Kg/cm2，烧结温度1010，保温时间12分钟。使用情况钻进可钻性为8-9级岩层，时效是普通钻头1.8倍，寿命提高了30％。4.制造普单Φ91/72×10，难磨损粉料配方以重量计为WC55％、Co15％、Ni10％、Cu663 20％、金刚石以体积计为70％等，易磨损粉料配方以重量计为WC10％、Cu663 20％、Cu50％、Fe20％等，冷压压力12Kg/cm2，热压压力28Kg/cm2，烧结温度1030，保温时间12分钟。使用情况钻进可钻性为7-8级岩层，时效是普通钻头1.8倍，寿命提高了30％。5.制造地质薄单钻头Φ110/92×12难磨损粉料配方以重量计为WC50％、Co20％、Ni10％、Cu663 20％、金刚石以体积计为110％等，易磨损粉料配方以重量计为WC10％、Cu663 30％、Cu20％、Fe40％、金刚石以体积计为30％等，冷压压力13Kg/cm2，热压压力28Kg/cm2，烧结温度980，保温时间12分钟。使用情况钻进可钻性为8-9级岩层，时效是普通钻头1.8倍，寿命提高了30％。6.制造地质薄单钻头Φ110/92×12，难磨损粉料配方以重量计为WC55％、Co15％、Ni10％、Cu663 20％、金刚石以体积计为70％等，易磨损粉料配方以重量计为WC10％、Cu66320％、Cu50％、Fe20、金刚石以体积计为40％等，冷压压力13Kg/cm2，热压压力28Kg/cm本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种地质钻头，包括胎体（３）和钢体（４），其特征是：所述的胎体（３）由同轴且径向相间设置的难磨损层（１）和易磨损层（２）组成，最外层和最内层均为难磨损层（１），且所述的胎体（３）由导水槽（７）均匀分隔成多个翼块（６）。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李军，裴爱国，邹峰，杨世珍，李杰，李正湘，
申请(专利权)人：湖南飞碟新材料有限责任公司，
类型：发明
国别省市：43[中国|湖南]