一种镶套聚晶金刚石耐磨件的制作方法技术

本发明专利技术提供了一种镶套聚晶金刚石耐磨件的制作方法，包括合成聚晶金刚石；采用高精密磨床将合成的聚晶金刚石磨削至指定尺寸；采用绿光皮秒激光整形机将聚晶金刚石加工成所需规格形状；采用数控车床车削合金套；在合金套内侧涂抹焊剂并将合金套加热至600℃，采用压力为1吨的压力机将聚晶金刚石压入合金套内，使聚晶金刚石与合金套紧密结合。本发明专利技术将合金套镶套于整块聚晶金刚石外侧，聚晶金刚石与合金套实现无间隙配合，本发明专利技术制作的镶套聚晶金刚石耐磨件超耐磨、高寿命、成本低的特点，应用于石油钻头上，可保护钻头侧壁不被磨损。可保护钻头侧壁不被磨损。可保护钻头侧壁不被磨损。

【技术实现步骤摘要】
一种镶套聚晶金刚石耐磨件的制作方法


[0001]本专利技术属于耐磨件
，特别涉及一种镶套聚晶金刚石耐磨件的制作方法。

技术介绍

[0002]石油是深埋在地下的流体矿物。最初人们把自然界产生的油状液体矿物称石油，把可燃气体称天然气，把固态可燃油质矿物称沥青，而石油钻头是石油钻井的重要工具，是在开采石油时用于钻取石油的，其工作性能的好坏将直接影响钻井质量、钻井效率和钻井成本。
[0003]石油钻头是在一个有造型金属杆上镶很多PDC金刚石作为钻头的刀刃，钻到很深的地下开采石油，地下有很多的岩石层，石油钻头的金属侧壁很容易被坚硬的岩石磨损，技术人员会在石油钻头金属侧壁镶嵌焊接一些超硬钨钢金属来增加对钻头的保护，由于石油钻头要在地下很长时间，遇到更坚硬的岩层，钨钢还是不能取到对钻头侧壁的保护作用。

技术实现思路

[0004]为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种镶套聚晶金刚石耐磨件的制作方法，将合金套镶套于整块聚晶金刚石外侧，聚晶金刚石与合金套实现无间隙配合，本专利技术制作的镶套聚晶金刚石耐磨件具有超耐磨、高寿命、成本低的特点，应用于石油钻头上，可保护钻头侧壁不被磨损。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：
[0006]本专利技术提供了一种镶套聚晶金刚石耐磨件的制作方法，所述方法包括如下步骤：
[0007]步骤S1，将重量百分含量为50～99％的金刚石粉、重量百分含量为1％～50％的结合剂粉末充分混合；
[0008]步骤S2，将步骤S1得到的混合粉末放入真空炉，进行真空处理，真空温度为500℃～1000℃，真空度为10
‑1～10
‑4Pa，真空处理时间为5～10分钟，然后冷却至室温；
[0009]步骤S3，将经步骤S2处理得到的混合粉末装入石墨模具中，将石墨模具装入传压介质中，然后将传压介质放入六面顶压机中进行高温高压合成聚晶金刚石，高温高压合成聚晶金刚石过程中六面顶压机的电流为500～3000A，压力为40～90MPa，时间为30～200s；
[0010]步骤S4，采用高精密磨床将步骤S3合成的聚晶金刚石磨削至指定尺寸；
[0011]步骤S5，采用绿光皮秒激光整形机将聚晶金刚石加工成所需规格形状；
[0012]步骤S6，采用数控车床车削制作合金套；
[0013]步骤S7，在合金套内侧涂抹焊剂并将合金套加热至600℃，采用压力为1吨的压力机将步骤S5得到的聚晶金刚石压入合金套内，使聚晶金刚石与合金套紧密结合，得到镶套聚晶金刚石耐磨件。
[0014]作为优选，步骤S1中所述金刚石粉为粒径为30μm单晶金刚石和粒径为2μm单晶金刚石的混合粉末。
[0015]作为优选，步骤S1中结合剂粉末为Ni,Ti,Cu,Ag,Co,Si,B,W，Mn中的一种或几种元
素粉末组合而成。
[0016]作为优选，步骤S1中，将金刚石粉、结合剂粉末在混料机中搅拌20分钟，以充分混合。
[0017]作为优选，步骤S3中所述石墨模具为圆柱形模具，直径为5～40mm,高度为5～40mm。
[0018]作为优选，步骤S5中，采用绿光皮秒激光整形机将聚晶金刚石的一端加工成曲面或凹面或锥面。
[0019]作为优选，所述合金套为不锈钢套。
[0020]作为优选，所述传压介质为叶腊石块。
[0021]本专利技术具有如下有益效果：
[0022]本专利技术所提供的一种镶套聚晶金刚石耐磨件的制作方法，该方法中制备的聚晶金刚石为硅基聚晶金刚石，有着很高是的耐磨性(耐磨性为硬质合金的十几倍)和耐温1000度的特性，将合金套镶套于整块聚晶金刚石外侧，聚晶金刚石与合金套实现无间隙配合，合金套把聚晶金刚石牢牢包裹，有着很高的把持力，镶套聚晶金刚石耐磨件可替代钨钢应用于石油钻头上；相对于传统的硬质合金耐磨支撑件，聚晶金刚石的耐磨性是硬质合金十几倍，从而使得石油钻头在地下时，镶套聚晶金刚石耐磨件可起到更好的保护石油钻头侧壁不被磨损的作用，镶套聚晶金刚石耐磨件使用寿命长，且成本低。镶套聚晶金刚石耐磨件的合金套很容易焊接到石油钻头上，再加上硅基聚晶金刚石具有耐高温的特性，不必担心因为温度高而导致材料寿命降低的弊端，使更加方便，高效。
附图说明
[0023]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术实施例的一些实施例。
[0024]图1为本专利技术实施例中磨削后聚晶金刚石结构示意图；
[0025]图2为本专利技术实施例中激光加工后的聚晶金刚石结构示意图；
[0026]图3为本专利技术实施例中合金套结构示意图；
[0027]图4为本专利技术实施例曲面镶套聚晶金刚石耐磨件结构剖视图；
[0028]图5为本专利技术实施例凹面镶套聚晶金刚石耐磨件结构剖视图；
[0029]图6为本专利技术实施例锥面镶套聚晶金刚石耐磨件结构剖视图。
[0030]附图标记说明：
[0031]1.合金套；2.聚晶金刚石；21.曲面；22.凹面；23.锥面。
具体实施方式
[0032]为使本领域技术人员更好的理解本专利技术的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本专利技术作详细说明。
[0033]本实施例提供了一种镶套聚晶金刚石耐磨件的制作方法，所述方法包括如下步骤：
[0034]步骤S1，将重量百分含量为75％的粒径为30μm单晶金刚石粉末、重量百分含量为15％的粒径为2μm单晶金刚石粉末，以及重量百分含量为10％的硅、钴、锰、钨混合粉末，装
入混料机搅拌20分钟充分混合，其中硅、钴、锰、钨粉末重量比为5:1:2:2。
[0035]步骤S2，将步骤S1得到的混合粉末放入真空炉，进行真空处理，真空温度为500℃，真空度为10
‑3Pa，真空处理时间为10分钟去除杂质，然后冷却至室温。
[0036]步骤S3，将经步骤S2处理得到的混合粉末装入圆柱形石墨模具中，石墨模具直径为5～40mm,高度为5～40mm，将石墨模具装入作为传压介质的叶腊石块中，然后将叶腊石块放入六面顶压机中进行高温高压合成聚晶金刚石，高温高压合成聚晶金刚石过程中六面顶压力机的电流为500～3000A，压力为40～90MPa，时间为30～200s。
[0037]步骤S4，采用高精密磨床将步骤S3合成的圆柱体聚晶金刚石2磨削至指定尺寸，精度公差控制在
±
0.02mm，如图1所示。
[0038]步骤S5，采用精密绿光皮秒激光整形机将聚晶金刚石2加工成所需规格形状；采用精密绿光皮秒激光整形机将聚晶金刚石2一端做成曲面21，粗糙度Ra<0.08μm，如图2所示；也可做成凹面22，锥面23等异形面，各种规格以及尺寸。
[0039]步骤S6，采用精密数控车床车削制作合金套1，合金套1内孔精度公差为
±
0.005mm，合金套1外径精度公差为...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种镶套聚晶金刚石耐磨件的制作方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：步骤S1，将重量百分含量为50～99％的金刚石粉、重量百分含量为1％～50％的结合剂粉末充分混合；步骤S2，将步骤S1得到的混合粉末放入真空炉，进行真空处理，真空温度为500℃～1000℃，真空度为10
‑1～10
‑4Pa，真空处理时间为5～10分钟，然后冷却至室温；步骤S3，将经步骤S2处理得到的混合粉末装入石墨模具中，将石墨模具装入传压介质中，然后将传压介质放入六面顶压机中进行高温高压合成聚晶金刚石，高温高压合成聚晶金刚石过程中六面顶压机的电流为500～3000A，压力为40～90MPa，时间为30～200s；步骤S4，采用高精密磨床将步骤S3合成的聚晶金刚石磨削至指定尺寸；步骤S5，采用绿光皮秒激光整形机将聚晶金刚石加工成所需规格形状；步骤S6，采用数控车床车削制作合金套；步骤S7，在合金套内侧涂抹焊剂并将合金套加热至600℃，采用压力为1吨的压力机将步骤S5得到的聚晶金刚石压入合金套内，使聚晶金刚石与合金套紧密结合，得到镶套聚晶金刚...

【专利技术属性】
技术研发人员：张涛，朱丽，徐林，王太彪，赵世全，王金录，张延波，孟宪芳，
申请(专利权)人：天津迪盟创新金属制品有限公司，
类型：发明
国别省市：