一种取芯用定向排列式孕镶金刚石钻头制造技术

本实用新型专利技术具体是一种取芯用定向排列式孕镶金刚石钻头，解决了现有热压孕镶金刚石钻头使用中存在钻进效率低、使用寿命短的问题。一种取芯用定向排列式孕镶金刚石钻头，支撑体的顶端部固定有胎体，胎体是由从外到内分布的外胎体、中胎体和内胎体组成的，外胎体和内胎体内均设置有金刚石I；中胎体内设置有M形金刚石组，每个M形金刚石组是由若干M形金刚石组本体组成的，每个M形金刚石组本体是由位于M的五个端点且粒径各异的五种金刚石组成的。本实用新型专利技术实现了提高钻进效率的目的，同时结构牢固可靠，避免了孔径变化、卡钻、工作不稳定的问题，有效保证了取芯作业的质量，具有使用寿命长、制造成本低的优点。

【技术实现步骤摘要】
一种取芯用定向排列式孕镶金刚石钻头
本技术涉及地质勘察工程用钻头，具体是一种取芯用定向排列式孕镶金刚石钻头。
技术介绍
在地质勘察工程中，孕镶金刚石钻头是常用的一种钻头，钻头胎体里均匀包镶着金刚石颗粒，在钻进时胎体磨损，金刚石不断出露从而达到克取岩石的目的。然而实践表明，现有的热压孕镶金刚石钻头由于胎体内的金刚石是随机分布的，容易出现金刚石堆积或空白区，在使用中存在以下问题：一是在金刚石密集区，金刚石的密度高，容易被抛光，导致钻头打滑，影响钻进效率，同时由于金刚石的堆积，降低了胎体对金刚石包镶的牢固程度，容易出现掉粒，金刚石的脱落又进一步加剧了对胎体的磨损，影响钻头的使用寿命；二是在金刚石稀疏区，金刚石的密度低，单粒金刚石所承受的外力大，易发生崩裂现象，同样影响勘察作业的钻进效率；三是由于金刚石分布不均匀，容易出现胎体拉槽的现象，也会降低胎体对金刚石的包镶程度，进而影响钻头的钻进效率。
技术实现思路
本技术为了解决现有热压孕镶金刚石钻头使用中存在钻进效率低、使用寿命短的问题，提供了一种取芯用定向排列式孕镶金刚石钻头。本技术是采用如下技术方案实现的：一种取芯用定向排列式孕镶金刚石钻头，包括支撑体，支撑体的顶端部固定有环状的胎体，胎体是由从外到内分布的外胎体、中胎体和内胎体组成的，外胎体和内胎体内均设置有沿圆周方向均匀分布的金刚石I；中胎体内设置有圆周分布且水平放置的M形金刚石组，每个M形金刚石组是由上下分布的若干M形金刚石组本体组成的，每个M形金刚石组本体是由位于M的五个端点且粒径各异的金刚石I、金刚石II、金刚石III、金刚石IV、金刚石V组成的。本技术中外胎体和内胎体内部金刚石均匀排列成圆形，使胎体内外两层金刚石密度相同，防止胎体内外磨损出现差异，杜绝了胎体顶端变形为圆弧形或锥形的非正常磨损现象，进而克服了非正常磨损导致的孔径变化、卡钻的问题；此外，由于岩体中硬质点分布情况复杂，存在结晶颗粒分布不均匀的工况，钻头的中胎体采用粒径各异的五种金刚石，能够防止因金刚石粒径单一带来的钻头工作不稳定情况的出现；而且将五种金刚石排列成M形，避免了胎体中出现金刚石堆积区和空白区，降低金刚石密度的同时提高了单粒金刚石破碎岩石的能力。克服了现有热压孕镶金刚石钻头使用中存在钻进效率低、使用寿命短的问题。钻头采用如下步骤进行制备：a、利用排布技术将金刚石I、金刚石II、金刚石III、金刚石IV、金刚石V定位排布在胎体薄片上；b、将多块排布有混合目数金刚石的胎体薄片压制成胎体；c、在石墨磨具内采用热压烧结工艺对胎体和预制的支撑体进行组装连接，制成成品。该方法先制备易进行金刚石排布操作的胎体薄片，再用胎体薄片压制成胎体，能够确保胎体内的金刚石按照设计要求排布，提高了加工精度，进而确保了钻头的使用性能；采用热压烧结工艺对支撑体和胎体进行组装连接，大大增加了两者连接处的结构强度，防止两者连接处在钻头使用过程中产生应变甚至断开，确保了钻头的结构牢固性。外胎体和内胎体内金刚石I的分布密度相同，且均大于中胎体内金刚石I、金刚石II、金刚石III、金刚石IV、金刚石V五种金刚石总和的分布密度。外胎体和内胎体内紧密排列的金刚石能够有效减缓内外胎体的磨损速度，进而延长钻头的使用寿命。支撑体为环状支撑体；支撑体和胎体的外径均为90mm、内径均为75mm；支撑体和胎体的高度分别为200mm和20mm；胎体顶端部的切削刃角度为15°。胎体的上端面开有贯穿于其内外侧壁且沿圆周方向均布设置的八个竖向的水道，水道的宽度为5mm、高度为12mm。该结构设计增加了水道的高度，在解决了冲洗液流经钻杆到孔底并返回孔口的通道问题的同时，提高了冲洗液的循环效率，确保了钻头冲洗及冷却的效果，延长了钻头的使用寿命。金刚石I、金刚石II、金刚石III、金刚石IV、金刚石V在相邻M形金刚石组本体内的排列位置各异；金刚石I的目数为100~120目，金刚石II的目数为80~100目，金刚石III的目数为60~80目，金刚石IV的目数为40~60目，金刚石V的目数为20~40目。该钻头中金刚石颗粒的目数选择合理，在保证金刚石克取岩石效果的基础上，减少了制造钻头所需的金刚石的数量，降低了钻头的制造成本。胎体的壁厚为15mm；外胎体、中胎体和内胎体的体积分别占胎体体积的10%、80%、10%。该结构设计使金刚石密度相对较低的中胎体占据了胎体的大部分体积，在不影响钻头使用效果的基础上，进一步降低了钻头的制造成本。本技术结构设计合理可靠，实现了提高钻进效率的目的。而且提高了单粒金刚石破碎岩石的能力，结构牢固可靠，避免了孔径变化、卡钻、工作不稳定的问题，有效保证了取芯作业的质量，同时减缓了钻头胎体的磨损速度，有效延长了钻头的使用寿命，进一步，具有制造成本低的优点，适用于各类硬质岩石，包括中粒、细粒花岗岩的取芯钻进作业。附图说明图1是本技术的结构示意图；图2是图1中A-A处的断面示意图；图3是图1的纵向断面示意图。图中，1-支撑体，2-胎体，3-外胎体，4-中胎体，5-内胎体，6-金刚石I，7-金刚石II，8-金刚石III，9-金刚石IV，10-金刚石V，11-水道。具体实施方式实施例1一种取芯用定向排列式孕镶金刚石钻头，包括支撑体1，支撑体1的顶端部固定有环状的胎体2，胎体2是由从外到内分布的外胎体3、中胎体4和内胎体5组成的，外胎体3和内胎体5内均设置有沿圆周方向均匀分布的金刚石I6；中胎体4内设置有圆周分布且水平放置的M形金刚石组，每个M形金刚石组是由上下分布的若干M形金刚石组本体组成的，每个M形金刚石组本体是由位于M的五个端点且粒径各异的金刚石I6、金刚石II7、金刚石III8、金刚石IV9、金刚石V10组成的。外胎体3和内胎体5内金刚石I6的分布密度相同，且均大于中胎体4内金刚石I6、金刚石II7、金刚石III8、金刚石IV9、金刚石V10五种金刚石总和的分布密度。支撑体1为环状支撑体；支撑体1和胎体2的外径均为90mm、内径均为75mm；支撑体1和胎体2的高度分别为200mm和20mm；胎体2顶端部的切削刃角度为15°。胎体2的上端面开有贯穿于其内外侧壁且沿圆周方向均布设置的八个竖向的水道11，水道11的宽度为5mm、高度为12mm。金刚石I6、金刚石II7、金刚石III8、金刚石IV9、金刚石V10在相邻M形金刚石组本体内的排列位置各异；金刚石I6的目数为100~120目，金刚石II7的目数为80~85目，金刚石III8的目数为60~65目，金刚石IV9的目数为40~45目，金刚石V10的目数为20~24目。胎体2的壁厚为15mm；外胎体3、中胎体4和内胎体5的体积分别占胎体2体积的10%、80%、10%。实施例2一种取芯用定向排列式孕镶金刚石钻头，包括支撑体1，支撑体1的顶端部固定有环状的胎体2，胎体2是由从外到内分布的外胎体3、中胎体4本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种取芯用定向排列式孕镶金刚石钻头，其特征在于：包括支撑体（1），支撑体（1）的顶端部固定有环状的胎体（2），胎体（2）是由从外到内分布的外胎体（3）、中胎体（4）和内胎体（5）组成的，外胎体（3）和内胎体（5）内均设置有沿圆周方向均匀分布的金刚石I（6）；中胎体（4）内设置有圆周分布且水平放置的M形金刚石组，每个M形金刚石组是由上下分布的若干M形金刚石组本体组成的，每个M形金刚石组本体是由位于M的五个端点且粒径各异的金刚石I（6）、金刚石II（7）、金刚石III（8）、金刚石IV（9）、金刚石V（10）组成的。/n

【技术特征摘要】
1.一种取芯用定向排列式孕镶金刚石钻头，其特征在于：包括支撑体（1），支撑体（1）的顶端部固定有环状的胎体（2），胎体（2）是由从外到内分布的外胎体（3）、中胎体（4）和内胎体（5）组成的，外胎体（3）和内胎体（5）内均设置有沿圆周方向均匀分布的金刚石I（6）；中胎体（4）内设置有圆周分布且水平放置的M形金刚石组，每个M形金刚石组是由上下分布的若干M形金刚石组本体组成的，每个M形金刚石组本体是由位于M的五个端点且粒径各异的金刚石I（6）、金刚石II（7）、金刚石III（8）、金刚石IV（9）、金刚石V（10）组成的。


2.根据权利要求1所述的一种取芯用定向排列式孕镶金刚石钻头，其特征在于：外胎体（3）和内胎体（5）内金刚石I（6）的分布密度相同，且均大于中胎体（4）内金刚石I（6）、金刚石II（7）、金刚石III（8）、金刚石IV（9）、金刚石V（10）五种金刚石总和的分布密度。


3.根据权利要求1所述的一种取芯用定向排列式孕镶金刚石钻头，其特征在于：支撑体（1）为环状支撑体；支撑体（1）和胎体（2）的外径均为90mm...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩凯，温彦光，陈达，
申请(专利权)人：山西路恒交通勘察设计咨询有限公司，
类型：新型
国别省市：山西;14