一种提高PDC与钻头钢基体连接强度的钎焊装配装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开一种提高PDC与钻头钢基体连接强度的钎焊装配装置，在钻头钢基体上设置有呈圆台状的齿穴，齿穴的下底面大于上底面，且齿穴的母线与轴线夹角为0.5～2°，齿穴的圆周面设置有拉丝纹路，且在拉丝纹路的表面上涂覆有混合涂层，PDC硬质合金段圆周面刻蚀有条状纹路或网状纹路，在条状纹路或网状纹路的外表面覆盖有双层涂层，双层涂层包括位于内层的钴镍复合镀层以及在钴镍复合镀层外表面涂覆的混合涂层，PDC硬质合金段的顶部为聚晶金刚石薄层，在齿穴底面设置有圆盘形钎料以及在齿穴圆周面设置有筒形钎料，将PDC硬质合金段扣合在齿穴内组装成钎焊装配装置，本实用新型专利技术实现了常压下完成PDC与钻头钢基体之间的高强度连接，提高了PDC钻头使用寿命。

【技术实现步骤摘要】
一种提高PDC与钻头钢基体连接强度的钎焊装配装置
本技术涉及PDC与钻头钢基体的连接
，具体涉及一种提高PDC与钻头钢基体连接强度的钎焊装配装置。
技术介绍
PDC钻头，即聚晶金刚石复合片钻头，是20世纪80年代钻井技术三大创新之一，具有高效优质的性能，广泛应用于石油勘探和地质钻井等领域，由于PDC钻头在井下作业时将承受破碎岩石时所产生的各种应力作用，要求钻头要有足够的强度和韧性，过去曾因PDC复合片与钻头钢基体之间钎焊质量不理想，而出现PDC复合片的脱落和碎裂，因此，PDC钻头在生产过程中的关键技术是如何提高PDC复合片与钻头钢基体的钎焊质量，尤其是提高钎焊强度。
技术实现思路
为解决上述问题，本技术提供一种提高PDC与钻头钢基体连接强度的钎焊装配装置，实现了常压下完成PDC与钻头钢基体之间的高强度连接，提高了PDC钻头使用寿命。本技术通过以下技术方案来实现：一种提高PDC与钻头钢基体连接强度的钎焊装配装置，在所述钻头钢基体的中心处设置有齿穴，所述齿穴呈圆台状，所述齿穴的下底面大于上底面，且所述齿穴的母线与轴线夹角为0.5～2°，所述齿穴的圆周面经过拉丝处理形成拉丝纹路，且在拉丝纹路的表面上涂覆有混合涂层；所述PDC硬质合金段圆周面经过激光刻蚀处理刻蚀成规则或不规则条状纹路或网状纹路，在所述条状纹路或网状纹路的外表面覆盖有双层涂层，所述双层涂层包括位于内层的钴镍复合镀层以及在钴镍复合镀层外表面涂覆的混合涂层，所述PDC硬质合金段的顶部为聚晶金刚石薄层，在齿穴底面设置有圆盘形钎料以及在齿穴圆周面设置有筒形钎料，将PDC硬质合金段扣合在齿穴内组装成钎焊装配装置。进一步的，所述拉丝纹路为乱纹、波纹、螺纹中的一种。进一步的，所述拉丝纹路宽度为0.2～0.5mm，拉丝纹路深度为0.2～0.8mm。进一步的，所述条状纹路和网状纹路深度为0.05～1mm，纹路间距为1～4mm。进一步的，所述的PDC硬质合金段上钴镍复合镀层的厚度为0.1～1mm。进一步的，所述钴镍复合镀层由位于内层的钴层与位于外层的镍层组成，且所述钴层与镍层厚度的比例为1﹕3～5。进一步的，所述混合涂层包括单质硼和镍铈合金混合粉末。本技术的有益效果在于：（1）本技术通过在PDC硬质合金段圆周面刻蚀成规则或不规则条状纹路或网状纹路，以及又在PDC硬质合金段上涂覆复合镀覆钴镍层，再通过对钻头钢基体上齿穴拉丝处理形成拉丝纹路，使得PDC与钻头钢基体钎焊时一方面降低镀覆应力和钎焊应力，提高钎料的润湿性和流铺性，增大接头钎焊面积，减少钎缝夹渣和气孔，避免PDC硬质合金段的热损伤，提高钎焊接头强度和PDC钻头使用寿命；（2）本技术通过将齿穴设计为圆台状齿穴，齿穴的下底面大于上底面，且所述齿穴的母线与轴线夹角为0.5～2°，有利于齿穴内部钎缝的排渣，进一步减少钎缝夹渣；（3）本技术通过在PDC硬质合金段和钻头钢基体齿穴圆周面上涂覆混合涂层，可以在钎焊时去除待焊表面的氧化膜，减少钎缝中夹渣和气孔，降低钎缝中的氧含量，提高钎缝质量；综上所述，本技术通过钎缝结构设计，增加了钎料的润湿性和流铺性，增大了接头钎焊面积，减少了钎缝气孔和夹渣，降低了钎焊接头残余应力，实现了常压下完成PDC与钻头钢基体之间的高强度连接，提高了PDC钻头使用寿命。附图说明图1是本技术钎焊装配装置分解结构示意图；图2是本技术钎焊装配装置的主视剖视图；图3是本技术PDC硬质合金段圆周面为网状纹路的结构示意图；图4是本技术PDC硬质合金段圆周面为条状纹路的结构示意图；图5是本技术DC硬质合金段圆周面涂覆有钴镍复合层的结构示意图；图6是本技术齿穴的结构示意图；附图标记：1、钻头钢基体，2、齿穴，3、拉丝纹路，4、圆盘形钎料，5、筒形钎料，6、钴层，7、聚晶金刚石薄层，8、镍层，9、混合涂层，10、PDC硬质合金段，11、条状纹路，12、网状纹路，13、钴镍复合镀层。具体实施方式下面将结合本专利技术的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例1：如附图所示，一种提高PDC与钻头钢基体连接强度的钎焊装配装置，在所述钻头钢基体1的中心处设置有齿穴2，所述齿穴2呈圆台状，所述齿穴2的下底面大于上底面，且所述齿穴2的母线与轴线夹角为0.5～2°，所述齿穴2的内圆周面经过拉丝处理形成拉丝纹路3，拉丝处理的方法为：将齿穴2固定在老虎钳上，将高速旋转的金刚石工具在齿穴2圆周面上旋转摩擦，利用金刚石工具不同形式的轴向运动，使齿穴圆周面上形成拉丝纹路3，所述拉丝纹路3为乱纹、波纹、螺纹中的一种，所述拉丝纹路3宽度为0.2～0.5mm，拉丝纹路3深度为0.2～0.8mm，且在拉丝纹路3的表面上涂覆有混合涂层9，所述混合涂层9包括单质硼和镍铈合金混合粉末；所述PDC硬质合金段10外圆周面经过激光刻蚀处理刻蚀成规则或不规则条状纹路11或网状纹路12，所述条状纹路11和网状纹路12深度为0.05～1mm，纹路间距为1～4mm，在所述条状纹路11或网状纹路12的外表面覆盖有双层涂层，所述双层涂层包括位于内层的钴镍复合镀层13以及在钴镍复合镀层13外表面涂覆的混合涂层9，所述混合涂层9包括单质硼和镍铈合金混合粉末，且单质硼粉末与镍铈合金粉末的质量比为4～5：1，所述PDC硬质合金段10上钴镍复合镀层的厚度为0.1～1mm，所述钴镍复合镀层13由位于内层的钴层6与位于外层的镍层8组成，钴层6由化学镀钴形成，镍层8由电镀镍形成，镍层8中均匀分布有镍刺，且所述钴层6与镍层8厚度的比例为1：3～5，所述PDC硬质合金段10的顶部为聚晶金刚石薄层7，在齿穴2底面设置有圆盘形钎料4以及在齿穴2圆周面设置有筒形钎料5，将PDC硬质合金段10扣合在齿穴2内组装成钎焊装配装置；其中，所述圆盘形钎料4和筒形钎料5均为熔化温度为640～690℃的AgCuZnNiMn钎料，当钎焊装配装置组装完成后，将其整体放置于电阻炉中，控制电阻炉以10～20℃/min的升温速度升高至600℃，保温20～40min，然后，以10～20℃/min的升温速度升高至680～740℃，保温2～10min，然后，随炉冷却至室温，取出钎焊装配装置，完成PDC与钢基体的高强度连接。以上显示和描述了本技术的基本原理、主要特征和优点，本行业的技术人员应该了解，本技术不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本技术的原理，在不脱离本技术精神和范围的前提下，本技术还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本技术范围内，本技术要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种提高PDC与钻头钢基体连接强度的钎焊装配装置，其特征在于：在所述钻头钢基体（1）的中心处设置有齿穴（2），所述齿穴（2）呈圆台状，所述齿穴（2）的下底面大于上底面，且所述齿穴（2）的母线与轴线夹角为0.5～2°，所述齿穴（2）的圆周面经过拉丝处理形成拉丝纹路（3），且在拉丝纹路（3）的表面上涂覆有混合涂层（9）；/nPDC硬质合金段（10）圆周面经过激光刻蚀处理刻蚀成规则或不规则条状纹路（11）或网状纹路（12），在所述条状纹路（11）或网状纹路（12）的外表面覆盖有双层涂层，所述双层涂层包括位于内层的钴镍复合镀层（13）以及在钴镍复合镀层外表面涂覆的混合涂层（9），所述PDC硬质合金段（10）的顶部为聚晶金刚石薄层（7），在齿穴（2）底面设置有圆盘形钎料（4）以及在齿穴（2）圆周面设置有筒形钎料（5），将PDC硬质合金段（10）扣合在齿穴（2）内以形成钎焊装配装置。/n

【技术特征摘要】
1.一种提高PDC与钻头钢基体连接强度的钎焊装配装置，其特征在于：在所述钻头钢基体（1）的中心处设置有齿穴（2），所述齿穴（2）呈圆台状，所述齿穴（2）的下底面大于上底面，且所述齿穴（2）的母线与轴线夹角为0.5～2°，所述齿穴（2）的圆周面经过拉丝处理形成拉丝纹路（3），且在拉丝纹路（3）的表面上涂覆有混合涂层（9）；
PDC硬质合金段（10）圆周面经过激光刻蚀处理刻蚀成规则或不规则条状纹路（11）或网状纹路（12），在所述条状纹路（11）或网状纹路（12）的外表面覆盖有双层涂层，所述双层涂层包括位于内层的钴镍复合镀层（13）以及在钴镍复合镀层外表面涂覆的混合涂层（9），所述PDC硬质合金段（10）的顶部为聚晶金刚石薄层（7），在齿穴（2）底面设置有圆盘形钎料（4）以及在齿穴（2）圆周面设置有筒形钎料（5），将PDC硬质合金段（10）扣合在齿穴（2）内以形成钎焊装配装置。


2.根据权利要求1所述的一种提高PDC与钻头钢基体连接强度的钎焊装配装置，其特征在于：所述拉丝纹路（3）为乱纹、波纹、螺纹中的一种。
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【专利技术属性】
技术研发人员：杜全斌，张肇伟，王星星，龙伟民，王晓侃，崔冰，周航，台畅，袁玲和，纠永涛，上官建林，户佩佩，
申请(专利权)人：河南机电职业学院，
类型：新型
国别省市：河南;41