一种破岩、犁削、刮削相结合的聚晶金刚石复合片制造技术

本实用新型专利技术公开了一种破岩、犁削、刮削相结合的聚晶金刚石复合片，包括聚晶金刚石层，聚晶金刚石层的顶面一体成型地设有呈Y字型分布的凸脊。具体地，凸脊的外端面延伸至顶面的边缘位置处，将顶面划分成三个刮削面。凸脊两侧的犁削面相对于聚晶金刚石层的刮削面倾斜设置而成，两犁削面于凸脊顶部相交形成的破岩刃工作时依次完成钻探岩层，碎裂岩体的步骤。本实用新型专利技术的有益效果：其使用时，犁削面对破岩刃具有良好的受力保护和支撑，提高了破岩刃的抗冲击能力，从而使钻头的钻进效率得到提升，且倾斜设置的刮削面有利于对破岩后的岩石进行刮削并使得产品在犁削过程中具有良好的排屑效果。排屑效果。排屑效果。

【技术实现步骤摘要】
一种破岩、犁削、刮削相结合的聚晶金刚石复合片


[0001]本技术涉及超硬材料领域，具体来说是指一种破岩、犁削、刮削相结合的聚晶金刚石复合片。

技术介绍

[0002]聚晶金刚石复合片（polycrystalline diamond compact, PDC，下面称PDC）是由聚晶金刚石层(PCD
‑
polycristalline diamond，下面称PCD)和硬质合金(tungsten carbide
‑
cobalt)基体在高温高压下烧结而成。它既有金刚石的硬度和耐磨性又有硬质合金的强度和抗冲击韧性，是一种卓越的切削工具与耐磨工具材料。
[0003]目前，钻探设备的钻头用PDC切削元件时一般采用平面PCD层和球头形、锥形头的异形PCD层，但是常规平面PDC工作方式为刮削，屋脊类型的PDC工作方式为犁削，锥形头PDC工作方式为挤压破岩，这些产品的工作方式均为单一模式，随着钻井深度加深，井下工况也越加复杂，对钻井工具的综合性能提出更高要求。其中通过改变聚晶金刚石层的形状结构可以使PDC同时具有破岩、犁削与刮削功能，先用设计的犁削层破岩与犁削，在通过设计的刮削层对破碎后的岩层进行刮削与排屑，该模式有效的提高其破岩效率，排屑能力，降低钻进阻力以及增加工作部位寿命。

技术实现思路

[0004]本技术的目的是克服现有技术存在的不足,提供一种破岩、犁削、刮削相结合的聚晶金刚石复合片。
[0005]本技术采用如下技术方案：
[0006]一种破岩、犁削、刮削相结合的聚晶金刚石复合片，包括硬质合金基体和通过高温高压锻造而成的聚晶金刚石层，上述聚晶金刚石层固定连接于硬质合金基体的顶面。聚晶金刚石层的顶面一体成型地设有呈Y字型分布的凸脊，且凸脊的外端面延伸至顶面的边缘位置处，同时将顶面划分成三个刮削面。刮削面是从上述顶面的内部区域向边缘朝下延伸设置的倾斜面，有利于对碎裂岩体后残留的岩石进行刮削和排屑。凸脊的左右侧面均为倾斜设置的犁削面，且两犁削面于凸脊顶部相交形成破岩刃。破岩刃在工作时依次完成钻探岩层，碎裂岩体的步骤。
[0007]进一步，上述犁削面从上至下包括依次连接的第一过渡面、犁削面主体和第二过渡面。
[0008]进一步，上述第一过渡面是直径范围为0.5mm至1.5mm的圆弧凸面，上述第二过渡面是直径范围为0.3mm至1.0mm的圆弧凹面。
[0009]具体地，不同凸脊的两相邻上述犁削面之间设有第三过渡面，且在三上述第三过渡面之间形成一个呈三角形的平面。
[0010]进一步，上述第三过渡面是直径为5.0mm的圆弧凹面。
[0011]进一步，同一凸脊的两上述犁削面之间的夹角范围为20
°
至70
°
。
[0012]进一步，上述凸脊的高度等于或大于0.50mm。
[0013]进一步，上述聚晶金刚石层在顶面与侧面之间设有第四过渡面。
[0014]进一步，上述第四过渡面是直径范围为0.2mm至0.6mm的圆弧凸面。
[0015]由上述对本技术的描述可知，本技术具有如下优点：
[0016]其一，本技术包括设置于聚晶金刚石层凸脊上的破岩刃、犁削面以及通过聚晶金刚石层顶面的内部区域向边缘朝下延伸设置的刮削面。使用时，破岩刃在钻探和掘进过程中，对岩体和地层进行切割破碎和犁削，具有优异的迸击性，提高了钻头的钻进效率。三条破岩刃底部两侧为倾斜设置的犁削面，对破岩刃具有良好的受力保护和支撑，提高了破岩刃的抗冲击能力。刮削面具有一定的倾斜度有利于对破岩后的岩石进行刮削并使得产品在犁削过程中具有良好的排屑效果。
[0017]其二，通过对聚晶金刚石复合片的内部结构设置过渡面，减小了钻头在碎裂岩体时破岩刃与岩石之间产生的摩擦力，实现降低钻进阻力的同时提高了锯齿状钻穿设备的钻头进行犁削工作时的效率。
附图说明
[0018]图1为本技术的立体结构示意图。
[0019]图2为本技术的俯视图。
具体实施方式
[0020]下面结合附图对本技术做进一步说明。
[0021]如图1和图2所示，一种破岩、犁削、刮削相结合的聚晶金刚石复合片，主要包括，一个聚晶金刚石层100和一个硬质合金基体200。聚晶金刚石复合片既有金刚石的硬度和耐磨性又有硬质合金的强度和抗冲击韧性，广泛应用于钻探设备钻头切削碎石的工作中。聚晶金刚石层100的顶面由三个呈Y字型分布的凸脊120一体成型地设置而成，凸脊的外端面125延伸至聚晶金刚石层100的顶面的边缘位置处。
[0022]如图1和图2所示，凸脊120将聚晶金刚石层100的顶面划分成三个从内岛区域向边缘朝下延伸倾斜设置的刮削面111，犁削面121为凸脊120的左右侧面倾斜设置而成，且犁削面121从上至下包括依次连接的第一过渡面122、犁削面主体123和第二过渡面124。两个犁削面121于凸脊120的顶部相交形成破岩刃130，不同凸脊120的两个相邻的犁削面121之间设有第三过渡面140，且在三个第三过渡面140之间形成一个呈三角形的平面141。此外，聚晶金刚石层100在顶面与侧面之间设有第四过渡面110，减小了在碎裂岩体时迸碎层与岩石之间产生的摩擦力。
[0023]实施例1：
[0024]如图1和图2所示，本实施例采用如图1所示的一种破岩、犁削、刮削相结合的聚晶金刚石复合片的结构一体成型，上述聚晶金刚石层固定连接于硬质合金基体的顶面。其直径为15.88mm，总高度为13.20mm。该聚晶金刚石层的制作工艺采用合成结合激光加工或其他能量加工工艺。刮削面的高度为0.50mm，凸脊的高度为1.50mm，破岩刃与犁削面之间的第一过渡面是直径为1.00mm的圆弧凸面，刮削面与犁削面之间的第二过渡面是直径为0.50mm的圆弧凹面。第三过渡面是直径为5.00mm的圆弧凹面。同一凸脊的两个犁削面之间的夹角
为50
°
，聚晶金刚石层的第四过渡面是直径为0.40mm的圆弧凸面。
[0025]该聚晶金刚石复合片与同尺寸的平面型聚晶金刚石复合片进行实验室试验。试验结果表明，该聚晶金刚石复合片的切削阻力远小于对比样品，且破岩效率更高。
[0026]综上，本技术具有优异的迸击性，提高了钻头的钻进效率。其中，三条破岩刃底部两侧为倾斜设置的犁削面，对破岩刃具有良好的受力保护和支撑，提高了破岩刃的抗冲击能力。刮削面具有一定的倾斜度有利于对破岩后的岩石进行刮削并使得产品在犁削过程中具有良好的排屑效果。
[0027]上述仅为本技术的具体实施方式，但本技术的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本技术进行非实质性的改动，均应属于侵犯本技术保护范围的行为。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种破岩、犁削、刮削相结合的聚晶金刚石复合片，应用于锯齿状钻穿设备的钻头，包括聚晶金刚石层，其特征在于：所述聚晶金刚石层的顶面一体成型地设置有三个呈Y字型分布的凸脊，且凸脊的外端面延伸至顶面的边缘位置处，同时将顶面划分成三个刮削面；所述凸脊的左右侧面均为倾斜设置的犁削面，且两所述犁削面于凸脊顶部相交形成破岩刃。2.根据权利要求1所述的一种破岩、犁削、刮削相结合的聚晶金刚石复合片，其特征在于：所述刮削面是从所述顶面的内岛区域向边缘朝下延伸设置的倾斜面。3.根据权利要求1所述的一种破岩、犁削、刮削相结合的聚晶金刚石复合片，其特征在于：所述犁削面从上至下包括依次连接的第一过渡面、犁削面主体和第二过渡面。4.根据权利要求3所述的一种破岩、犁削、刮削相结合的聚晶金刚石复合片，其特征在于：所述第一过渡面是直径范围为0.5mm至1.5mm的圆弧凸面，所述第二过渡面是直径范围为0.3mm至1.0mm的圆弧凹面。5.根据权利要求3所述的一种破岩、犁削、刮...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄莹祥，何泽伟，杨志宏，林文彬，何克华，庄智智，吴跃明，柳时栋，
申请(专利权)人：福建省万龙新材料科技有限公司，
类型：新型
国别省市：